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JPH0116620B2 - - Google Patents
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JPH0116620B2 - - Google Patents

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JPH0116620B2
JPH0116620B2 JP55002640A JP264080A JPH0116620B2 JP H0116620 B2 JPH0116620 B2 JP H0116620B2 JP 55002640 A JP55002640 A JP 55002640A JP 264080 A JP264080 A JP 264080A JP H0116620 B2 JPH0116620 B2 JP H0116620B2
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JP
Japan
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processing
work
production
assembly
cutting
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Application number
JP55002640A
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Japanese (ja)
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JPS56102455A (en
Inventor
Shotaro Ozaki
Masayuki Iwamatsu
Hiroya Kimura
Kinya Shirakawa
Sadaaki Nanai
Tatsuji Wada
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPH0116620B2 publication Critical patent/JPH0116620B2/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

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  • Multi-Process Working Machines And Systems (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)
  • Control By Computers (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は機械構成部品の生産システムに係り、
特に多品種少量生産形態に適うモジユラー化、複
合化の概念を採用した複合生産システムに関す
る。 工業製品の急速な発展にともない、画一化され
てきた商品に対し満足しなくなつた消費者は、個
性豊かな商品を求めるようになつてきた。その結
果として、これらの商品を構成する機械構成部品
またはこれらの商品を生産するための生産設備を
構成する機械構成部品に対する要求も多種多様な
ものに変化し、そのため、工業製品に占める多品
種少量生産品の比率は増大の一途をたどつてき
た。そしてこの多品種少量生産品をいかに効率よ
く経済的に生産できるかで工業先進国の今後の経
済的発展を左右するとまで言われるようになつて
きた。 多品種少量生産を実現するため、これまでにも
いくつかのシステムが諸外国にて提案されてい
る。しかしながらこれらは主として生産システム
の中でも部品(parts)の加工製造システムに関
するものでありその特徴の1つは、機械加工に関
して専用機化と汎用機化の矛盾を前記部品すなわ
ち被加工物搬送ラインを仲介として解決せんとす
るもので、具体的には従来のトランフア−マシン
の製造ラインを基本的に受け継ぎ、各ステーシヨ
ンでの加工機械の側に工具や加工ヘツドに対し一
定の柔軟性を付加したものであつて、被加工物は
各加工ステーシヨンの間を全加工の完了するまで
頻繁に移動させられる。このことはいわゆる未あ
るいは半加工状態にある被加工物の搬送ライン上
での搬送に関していわば交通整理の如き作業が要
求されることになる。しかも上記搬送ラインは、
被加工物のみでなく工具や加工ヘツドの搬送路と
しても利用されるため、各加工ステーシヨンと搬
送路とのシステム運用上の信号処理に対し複雑な
構成が要求されているものである。 もう1つの例では、各ステーシヨンとしてマシ
ニングセンタを搬送ラインの側路に適宜配置し、
ここで複数の加工工程を処理しようとする方式が
提案されている。 この方式では機械加工の工程の集約化という点
では一定の成果を挙げているものの、現在のマシ
ニングセンタ類の構成では、被加工物をパレツト
に組付けて加工する方式であるため、上述した機
械構成部品を形成している一般的な要素の研削、
歯切りなどの加工分野においては別の従来の加工
機械によりオフラインで製作されている。 また、この方式では加工機械としてのマシニン
グセンタはそれ自体完成された、固定した機械装
置であつてその一部が故障した場合でもマシニン
グセンタ自体使用不能となる。例えば主軸頭の故
障であることが判明しても、それをとり替えるこ
とは簡単でなく少くとも数日間そのマシニングセ
ンタは遊休状態となる。 また、各マシンニングセンタの加工能力がいつ
も最大限に利用されているということは稀で、加
工システム全体からみると各マシニングセンタの
潜在的加工能力のいくつかが常時遊休状態になる
ということになる。 さらに、この方式において、機械加工の途中で
一部の組立工程や検査工程が要求されるような場
合には、ほとんど無力であつて前述の特殊な機械
加工の場合と同様別のステーシヨンへ被加工対象
物を移動しオフラインで必要な工程を付加しなけ
ればならない。 以上指摘した問題点は現在も存在しており、こ
れらに対する現状の技術的展開の方向は上述した
「信号処理に対する複雑化」に対してはコンピユ
ータを用いる、主としてソフトウエア上の問題と
して対策が進められ、後者の点については機械加
工と組立加工との完全な分離化傾向と、その中で
の機械加工の効率化をめざすマシニングセンタの
種類・機能の豊富化が進められている。 なお、搬送ラインについても、フリーフローシ
ステムなどに見られるように柔軟な搬送システム
も提案され、さらに、マシニングセンタなどの一
部には故障を早期に発見する診断システムや加工
途中での被加工物の精度チエツクなどの技術も萠
芽的ではあるが開発されつつある。 このような技術的展開の方向はそれ自体重要な
技術的成果を生みつつあるが、問題は、その加
工、組立の各工程と被加工物との関係の在り方が
工程の細分化とそれにともなう搬送手段の一層の
複雑化をもたらすという点であり、このことは同
時に製造システムの複雑化のみでなく、各加工工
程で関与する工程の遂行に関する技術情報や管理
情報の作成過程にも反映され、これらのシステム
(本願では情報処理システムと称する)の構成を
複雑化することになる。 本願の目的は、以上述べた点について考察した
結果、生産システム構成上の方向として、機械構
成部品の製造システムにおける各種工程において
複合化の概念を採り入れて工程を複合、集約し、
理想的には同時に同所ですべての処理を行う生産
システムであつて、さらに変化する対象製品に柔
軟に対応するための生産設備の多機能性と同機能
の変更の容易さを実現するものとしてのモジユラ
ー化の概念を採り入れ、これら複合化、モジユラ
ー化の両方を兼ね備えた新規な複合生産システム
を提案せんとするものである。ここで具体的な実
施例の説明に入る前に本発明の以下の説明中で引
用される生産システムの中での複合化、モジユラ
ー化という技術的概念についての説明をする。 複合化について 加工、組立、検査工程におけるいくつかの処理
をできるだけ同一箇所で行うこと。これにより加
工工程ごとの移送、組立工程ごとの移送回数およ
び時間を短縮できる。また、同一箇所で一部異種
の処理(加工処理と組立処理)を行うこと。更に
具体的に説明すると同種の加工機能としては現在
のマシニングセンタの機能に一部相当するところ
もあるが、同一箇所で工具交換、作業ユニツトの
交換のみで丸物、角物の部品形状を問わず機械加
工を可能とする機能である。 また、異種加工機能としては同一箇所で加工作
業と組立作業を行うことである。これは、加工工
程の途中で一部仮組立を、組立工程の途中で一部
加工や中間検査を同一箇所で行うということであ
る。 モジユラー化について ハードウエア的には構成ユニツトを標準化し相
互が容易に組立、分解できるように構成されたユ
ニツト群のうち、必要なユニツトを選択し1つの
機構内に異つた機能をもたせることであり、ソフ
トウエア的には、運用プログラム選択・組合せに
よつてシステムの有機的なコントロールを行うこ
とを目的とする製造システムを構成することであ
る。 具体的には、生産量、製品種類の増加などきわ
めて負荷変動が大きい場合、基本的にシステムレ
イアウトを変更してその機構、機能を変更する
か、またはシステム規模の縮少・拡大を行う。 また、おもに生産量の増加、加工仕様の変更に
対する負荷変動が小さい場合はシステムレイアウ
トは変更せず機構の多機能性の範囲で処理する。 以下本発明の実施例を図面により説明する。第
1図は、金属素材から一貫したシステムで機械構
成部品を生産する複合生産システムの基本構成を
「物の流れ」と「情報の流れ」を関連させて説明
するブロツク図である。 同図を「情報の流れ」の観点でみると製品仕様
101で示される顧客から要求された機械構成部
品に関する情報が情報処理システムSS1、生産
統制システムSS2および複合製造システムSS3
なる3つのサブシステムを介して具体化される。 一方「物の流れ」からみると、素材は、複合製
造システムSS3を経て検査完了製品としての機
械構成部品となる。 情報処理システムSS1においては、後に詳細
に説明するように製品設計、工程設計、作業設計
の順で順次製品仕様101の技術的側面が具体化
され、これら各技術情報は、生産工程109と称
する第1群のコマンド情報として製品製造システ
ムSS3へ与えられる。 また、前記システムSS1には外に生産計画1
05、負荷計画106、レイアウト計画107お
よび日程計画108の順で順次製品仕様101の
管理的側面が具体化され、これら各管理情報は生
産日程110と称する第2群のコマンド情報とし
てシステムSS3および生産統制システムSS2へ
与えられる。また、同生産統制システムSS2か
らは、生産統制111と称する他のコマンド情報
がシステムSS3へ与えられ、生産実績112と
称するフイードバツク情報がシステムSS3から
システムSS2へ送られるようになつている。 第2図は第1図に示したブロツク図とデータベ
ースD・Bとの関連を示し、各システムを計画、
統制、実施の3段階に分けて示してある。 計画段階では客先からの製品仕様、個数、納期
などに応じ、実施段階で必要となる生産工程情報
と生産日程情報を作り出すための情報処理を行
う。 統制段階としての内容は、情報処理システムで
作つたコマンド情報に従つて複合製造システムの
各生産設備を運転する過程で購入品の遅延、不良
品の発生、設備機械の故障などのため生産が計画
どおり進行しないときは、すみやかに生産を正常
にもどすため日程管理、品質管理、生産保全など
の統制業務を行う。 さらに、実施段階では工作機械、搬送装置、倉
庫、などの機械・設備等で構成する製造システム
で行われる。複合生産システムにおける製造シス
テムを「複合製造システム」と称する。複合と特
に称する理由は本製造システム内の機械・設備は
可能な限り工程を集約し、処理を複合化されるよ
うになつているからである。この複合製造システ
ムは素形材加工機構、複合切削機構、複合組立機
構、製品検査機構さらには大出力レーザー発振器
を構成要素とし、そのほか移送装置、バツフア、
マテハン装置などの付帯設備で構成する。この複
合製造システムに、計画段階である情報処理シス
テムからの生産工程および生産日程に関する情報
をコマンド情報として入力し、その指令に従つて
複合製造システム内の各機構を運転し、物として
入力した素材、購入部品などを各工程に応じ処理
し、最終製品として出荷する。 また、複合生産システムで使うデータベース
は、システムの開発過程で得られるデータを収
集、分析し生産設備の機能や性能あるいは加工・
組立条件などが整理されフアイリングされる。 また、システムを設備した後の運用段階でもデ
ータベースD・Bには上記データ以外に多数のデ
ータをフアイリングする。そして複合生産システ
ムが稼動を始めた時はこのデータベースを計画、
実施、統制の各段階で使い更新する。データベー
スDBには例えば下記第1表に示すデータ類がフ
アイリングされる。
The present invention relates to a production system for mechanical components,
In particular, it relates to complex production systems that adopt the concepts of modularization and compounding that are suitable for high-mix, low-volume production. With the rapid development of industrial products, consumers are no longer satisfied with standardized products and are increasingly seeking unique products. As a result, the requirements for the mechanical components that make up these products or the machine components that make up the production equipment for producing these products have changed to a wide variety, and as a result, the number of high-mix, low-volume industrial products has increased. The proportion of manufactured goods has continued to increase. It has come to be said that the future economic development of industrially advanced countries depends on how efficiently and economically these high-mix, low-volume products can be produced. In order to realize high-mix, low-volume production, several systems have been proposed in various countries. However, these systems mainly relate to processing and manufacturing systems for parts within the production system, and one of their characteristics is that the contradiction between specialized machinery and general-purpose machinery regarding machining is overcome by intermediating the parts, that is, the workpiece conveyance line. Specifically, it basically inherits the production line of conventional transfer machines, but adds a certain degree of flexibility to the tools and processing heads on the processing machine side at each station. In some cases, the workpiece is frequently moved between each processing station until the entire processing is completed. This requires work such as traffic control when transporting workpieces in a so-called unprocessed or semi-processed state on the transport line. Moreover, the above conveyance line is
Since it is used as a conveyance path for not only workpieces but also tools and machining heads, a complex configuration is required for signal processing for system operation between each processing station and the conveyance path. In another example, a machining center is appropriately placed as each station on the side path of the conveyance line,
Here, a method has been proposed that attempts to process multiple processing steps. Although this method has achieved certain results in terms of consolidating the machining process, the current configuration of machining centers is such that workpieces are assembled on pallets for machining. Grinding of common elements forming parts,
In processing fields such as gear cutting, gears are manufactured offline using other conventional processing machines. Further, in this system, the machining center as a processing machine is itself a complete and fixed mechanical device, and even if a part of it breaks down, the machining center itself becomes unusable. For example, even if it is determined that the spindle head is malfunctioning, it is not easy to replace it, and the machining center remains idle for at least several days. In addition, it is rare that the machining capacity of each machining center is always utilized to its maximum, and from the perspective of the entire machining system, some of the potential machining capacity of each machining center is always idle. . Furthermore, in this method, if some assembly or inspection processes are required during machining, it is almost useless and the workpiece must be moved to another station, as in the case of special machining mentioned above. The object must be moved and necessary offline processes added. The problems pointed out above still exist today, and the current direction of technological development is to use computers to deal with the above-mentioned ``increasing complexity in signal processing,'' which is mainly a software problem. Regarding the latter point, there is a trend toward complete separation of machining and assembly processing, and an increase in the types and functions of machining centers aimed at increasing the efficiency of machining. Regarding the conveyance line, flexible conveyance systems such as free flow systems have also been proposed, and some machining centers have diagnostic systems that detect failures early and Techniques such as accuracy checks are still being developed, although they are still in their infancy. Although this direction of technological development is in itself producing important technological results, the problem is that the relationship between each process of processing and assembly and the workpiece has to be subdivided into process steps and the resulting transportation. At the same time, this is reflected not only in the complexity of the manufacturing system, but also in the process of creating technical information and management information related to the execution of the processes involved in each processing process. This complicates the configuration of the system (referred to as an information processing system in this application). As a result of considering the points mentioned above, the purpose of this application is to adopt the concept of compositing in various processes in the manufacturing system of machine components as a direction for production system configuration, to combine and consolidate processes,
Ideally, this is a production system that performs all processing at the same time and in the same place, and also realizes the multifunctionality of production equipment and the ease of changing the same functions in order to flexibly respond to changing target products. The purpose of this project is to adopt the concept of modularization and propose a new composite production system that combines both of these combinations and modularization. Before going into the description of specific embodiments, the technical concepts of compounding and modularization in the production system, which will be cited in the following description of the present invention, will be explained. Regarding compounding: Perform several processes in the processing, assembly, and inspection processes in the same place as much as possible. This makes it possible to reduce the number and time of transfer for each processing step and for each assembly step. Also, performing some different types of processing (processing processing and assembly processing) at the same location. To be more specific, some of the similar machining functions correspond to those of current machining centers, but they can be used for both round and square parts by simply changing tools and working units at the same location. This function enables machining. Further, the different processing functions include performing processing work and assembly work at the same location. This means that some temporary assembly is performed in the middle of the manufacturing process, and some machining and intermediate inspections are performed in the same location during the assembly process. Regarding modularization, in terms of hardware, the constituent units are standardized and the necessary units are selected from a group of units that can be easily assembled and disassembled to provide different functions within one mechanism. In terms of software, it is to configure a manufacturing system whose purpose is to organically control the system by selecting and combining operational programs. Specifically, when load fluctuations are extremely large, such as an increase in production volume or product types, the system layout is basically changed and its mechanisms and functions are changed, or the system scale is reduced or expanded. In addition, if the load fluctuation due to an increase in production volume or a change in processing specifications is small, the system layout will not be changed and processing will be done within the multifunctionality of the mechanism. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating the basic configuration of a complex production system that produces machine components from metal materials in an integrated system, in relation to the "flow of goods" and the "flow of information." Looking at this diagram from the perspective of "information flow", information regarding the machine components requested by the customer indicated by the product specifications 101 is collected by the information processing system SS1, the production control system SS2, and the complex manufacturing system SS3.
It is realized through three subsystems: On the other hand, from the perspective of "product flow," materials pass through the complex manufacturing system SS3 and become mechanical components as inspected products. In the information processing system SS1, the technical aspects of the product specification 101 are sequentially materialized in the order of product design, process design, and work design, as will be explained in detail later. It is given to the product manufacturing system SS3 as a group of command information. In addition, the system SS1 also includes a production plan 1.
05, the management aspects of the product specifications 101 are sequentially materialized in the order of load planning 106, layout planning 107, and schedule planning 108, and each of these management information is used as a second group of command information called production schedule 110 for system SS3 and production. Given to control system SS2. Further, from the production control system SS2, other command information called production control 111 is given to the system SS3, and feedback information called production results 112 is sent from the system SS3 to the system SS2. Figure 2 shows the relationship between the block diagram shown in Figure 1 and databases D and B.
It is divided into three stages: control and implementation. In the planning stage, information is processed to create the production process information and production schedule information required in the implementation stage, according to the customer's product specifications, quantity, delivery date, etc. The content of the control stage is that in the process of operating each production facility of the complex manufacturing system according to command information created by the information processing system, production may be delayed due to delays in purchased products, occurrence of defective products, malfunction of equipment or machinery, etc. When things are not progressing as planned, we carry out control operations such as schedule management, quality control, and production maintenance in order to quickly restore production to normal. Furthermore, the implementation stage is carried out in a manufacturing system consisting of machines and equipment such as machine tools, transport equipment, and warehouses. A manufacturing system in a complex production system is referred to as a "complex production system." The reason why it is particularly called "complex" is because the machines and equipment in this manufacturing system are designed to consolidate processes as much as possible and to complicate processing. This composite manufacturing system consists of a material processing mechanism, a composite cutting mechanism, a composite assembly mechanism, a product inspection mechanism, and a high-power laser oscillator, as well as a transfer device, buffer,
It consists of incidental equipment such as material handling equipment. Information about the production process and production schedule from the information processing system in the planning stage is input into this complex manufacturing system as command information, and each mechanism in the complex manufacturing system is operated according to the instructions, and the materials input as objects are , the purchased parts are processed according to each process, and then shipped as final products. In addition, databases used in complex production systems collect and analyze data obtained during the system development process, and are used to collect and analyze data obtained during the system development process.
Assembly conditions etc. are organized and filed. Further, even in the operation stage after the system is installed, a large amount of data other than the above data is filed in the databases D and B. Then, when the complex production system starts operating, this database will be planned,
Use and update at each stage of implementation and control. For example, data shown in Table 1 below is filed in the database DB.

【表】【table】

【表】 第3図は、第1図のブロツク図をさらに詳細化
して示すものである。同図では各設計の段階、各
計画の段階でデータベースD・Bのデータフアイ
ルが参照されることを示す。 第4図は、複合生産システムの形成される生産
工場の構成図で生産計画室と製造現場で構成され
る。生産計画室ではセントラルコンピユータによ
り製品設計、工程設計、作業設計などの技術情報
処理、負荷計画、レイアウト計画、日程計画など
の管理情報処理、加工データチエツクなどの処理
を行う。 製造現場は、製造管理装置(1)、(2)で制御、統制
する素形材加工機構、複合切削機構、複合組立機
構、製品検査機構、レーザ加工機構などの諸機構
で構成する。製造管理装置には、生産計画室で作
成したコマンド情報を与え、各機構を制御すると
共に各機構からのフイードバツク情報により生産
統制を行う。 各機構の内でも複合切削機構と複合組立機構は
さらに下位の階層構成をもつており、その階層の
最下位には機能ユニツト(UNT)(例えば主軸
ヘツドとか)があり、機能ユニツトを目的に応じ
必要な種類と個数で組合せ作業セル(CEL)を
構成する(第17図にはセルとユニツトとの関係
を示す)。次に作業セルの組合せにより、作業コ
ンビネーシヨン(CMB)を形成するが、作業コ
ンビネーシヨンは作業セルの固定した組合せでは
なく対象加工物により処理方法が異ることに対応
して運用段階で作業セルを適宜選定し組合せて構
成する。これらの作業コンビネーシヨンは作業セ
ルの台数を目的に応じセツトすると作業セル台数
で制限される範囲の作業コンビネーシヨン台数と
なる。作業コンビネーシヨンが形成する空間を作
業スペースと称する。 また、目的別に限定した作業セルの集合を作業
セツトと称する。そして数台の作業セツトと制御
装置およびその周辺機器である搬送装置などを総
合した構成が複合切削機構や複合組立機構と称す
る機構類である。 複合生産システムの制御方式 情報処理システムで作つた生産工程情報、生産
日程情報などのコマンド情報が複合製造システム
内の制御システムに与えられる。この制御システ
ムに要求される条件を挙げると、 (1) 制御システムは複合製造システム内の製造設
備を制御し運転できること。 (2) 独立性の強い機能別にモジユラー化されてい
ること。 (3) モジユラー化した機能単体で運転可能である
こと。 (4) 制御システムは上記モジユラーを組合せ結合
した多階層システムの構成を備えていること。 (5) オンライン、リアルタイム制御であること。 (6) 各階層間の制御はオーブンループで構成され
コマンド情報の伝達はTPからBttmへ
の一方向のみの構成であること。(フイードバ
ツクは統制システムで遂行される) 等々である。上記(1)〜(6)を満たした制御システム
のハードウエア構成を第5図に、そのソフトウエ
ア構成を第6図に示す。 第5図を説明すると、情報処理システムで作つ
た生産工程情報や生産日程情報などのコマンド情
報をオンラインまたはM・T(磁気テープ)など
の記憶媒体を介し製造管理装置(1)、(2)へ読み込
む。このコマンド情報で素形材加工機構、複合切
削機構、複合組立機構、製品検査機構、レーザ発
振器、搬送機構などを運転し、投入した資材を所
望の製品に変換する。制御システムは4レベルの
階層になつており、最下位のレベル4がモジユラ
ー化の最小単位であるユニツト管理装置、レベル
3がセル管理装置、レベル2が機構管理装置、最
上位のレベル1が製造管理装置(1)、(2)である。以
下上述の各管理装置について説明する。 ユニツト管理装置 モータやシリンダーなどのアクチユエータを
持つユニツトを交換する場合は動力や信号の伝
達が問題となる。すなわち交換するユニツトは
異なる機能、性能を持つから(例えば複合切削
機構における主軸ヘツドユニツトとNCテーブ
ルユニツト)当然ながらそのアクチユエータや
検出器が異なり、制御方式も異なる。このよう
な場合モータやシリンダーをコントロールする
制御装置をヘツド外に取り出すと異なるヘツド
ごとにアクチユエータや検出器に配線、配管が
それぞれ必要となりこの点を解決するため交換
されるユニツトの中に制御装置を組込み、外部
との動力や信号の接続を最少限にし、ユニツト
が変つても共通の電線や配管が使用できるよう
にしてある。 レベル4のユニツト管理装置まで階層化する
機構は複合切削機構と複合組立機構であり、レ
ベル4のユニツト管理装置は小規模なマイクロ
コンピユータで構成される。 セル管理装置 レベル3のセル管理装置は複合切削機構また
は複合組立機構の作業セルを制御する。すなわ
ちセルの中にあるいくつかのユニツト管理装置
を制御し、同期を取り、あるいは故障診断して
セルとしての機能を管理する。 機構管理装置 複合製造システム内の各機構、すなわち素形
材加工機構、複合組立機構、製品検査機構、搬
送機構、レーザー発振器の各機構を制御・統制
する製造管理装置がレベル2にあり、目的に応
じそれぞれ異なる制御・統制を行う。各管理装
置は独立性が強く単独でもその管理下にある機
構を制御・統制する。 製造管理装置 階層構造のトツプにあり、各機構管理装置に
コマンド情報を分配し、同期を取る。また、必
要に応じてデイスプレイ装置などのアウトプツ
ト装置、キーボードなどのインプツト装置およ
びデータベースを備え、人間とのインターフエ
イスが可能で且つデータの管理を行うものであ
る。 次に、第6図により制御システムのソフトウ
エア構成について説明する。制御システムのハ
ードウエア構成に対応してソフトウエア構成が
あり、ソフトウエア構成もハードウエア構成と
同様モジユラー化されている。そして独立性を
高くし、モジユール単位で切り離しても単独で
機能を遂行できるようになつている。 図中の各ブロツクにはハードウエア装置とその
装置に内蔵するプログラム名を記入してある。 次に各レベルでの装置に対応するソフトウエア
内容を説明する。 ユニツト管理装置のソフトウエア内容 すべてのユニツトにユニツト管理装置が入つ
ているのではなく、モータ、シリンダなどのア
クチユエータを持つユニツト、アクチユエータ
は持たないが多数の検出器を持つユニツトなど
にユニツト管理装置を内蔵する。特に、アクチ
ユエータ、検出器を持つユニツトを自動交換す
る場合は、先に述べた配線、配管の本数からユ
ニツト管理装置を内蔵している。 管理内容もユニツトの機能により異なる。た
とえば、主軸機能と送り機能では制御、統制内
容が異なりそのためソフトウエアの内容も異な
る。また、直線補間や円弧補間なども、分散し
た状態で行う。 セル管理装置のソフトウエア内容 ユニツト管理装置にデータを分配し、各ユニ
ツト管理装置からフイードバツクされる完了信
号により、各ユニツトの同期を取る。また、検
査データ、故障診断データなどのフイードバツ
ク情報を受け取り、情報の内容により、このレ
ベルで処理するか、さらに上位レベルに情報を
伝送するか決める。セル管理装置には、以上の
働きをする制御プログラムと統制プログラムが
入つている。 機構管理装置のソフトウエア内容 機構管理装置のソフトウエアの内容は、素形
材、複合切削、複合組立、製品検査、搬送、レ
ーザー発振器などそれぞれの機構により異な
る。特に、複合切削機構と複合組立機構ではセ
ル、ユニツトなどの階層をなしているので、機
構管理装置はDNC的働きをする。その他の機
構では管理装置はCNC的働きをする。しかし、
いずれの管理装置にも、内容は異なるが制御プ
ログラムと統制プログラムが入つており、コマ
ンド情報により機構を制御するとともにフイー
ドバツク情報により機構の統制を行う。 製造管理装置のソフトウエア内容 製造管理装置は、素形材管理装置用とそれ以
外の機構用にわかれている。これは素形材加工
処理とほかの処理とが時間的に整合が取れない
ことから、素形材加工を独立させてもよいため
である。したがつて、素形材加工用の製造管理
装置(1)は、素形材管理装置にのみコマンド情報
を分配すればよい。また、素形材管理装置から
フイードバツク情報として、完了信号、素形材
検査、故障診断などの情報を受け取る。製造管
理装置(2)は、複合切削、複合組立、搬送、レー
ザー加工などの各機構管理装置にコマンド情報
を分配し、同期を取る制御プログラムと各機構
からフイードバツク情報として完了信号、製品
検査、故障診断などの情報を受け取り、情報の
種類により異なる処理を行う統制プログラムを
主要プログラムとする。そして、主要プログラ
ム以外に、マン・マシンインタフエーズ用の各
種プログラム、およびデータベース更新用のプ
ログラムなどがある。 第7図は複合製造システム内の「物の流れ」を
示す。 以下〜について図の左方側から順次複合製
造システム内の物の流れおよび各機構間の受け渡
し方法について説明する。 資材の受入れ 発注してあつた資材が入荷したとき、受入れ
のため次の手続が必要である。 イ 手配してあつた資材に間違いないことを確
認するため、発注仕様に従い受入れ検査を行
う。 ロ 各資材別にコード付けする。コード付けに
対しバーコードをレーザーで書き込む。そし
てコードをデータベースに登録する。 ハ コード付け、登録の終つた資材は、素材と
購入部品に分け、それぞれの倉庫に格納す
る。格納場所とコードとの関係をデータベー
スに登録する。 素材切断 素材倉庫に保管してある素材を必要に応じ取
り出す。素材形状より、素材を切断するかしな
いかを判断し、切断しない場合は素材切断をバ
イパスする。切断する場合は、素材を指定する
形状にレーザー切断する。切断した素材に、新
しいコードをつけデータベースに登録、切断時
に不良品が発生した場合は、不良品を物の流れ
からはずす。以下の工程にある。素形材加工、
前加工、複合切削、複合組立、製品検査におい
ても不良品が発生した場合は、切断の場合と同
様、物の流れからはずす。 素形材加工 素形材加工の対象部品であるかチエツクし
て、素形材加工をしない素材は直接前加工処理
へ送る。素形材加工が必要な場合は、加熱へ送
る。 素材切断から前加工または加熱への搬送は、
台車に乗せたパレツトで行う。加熱処理により
素材を適温に加熱し、素形材加工へ移す。素形
材加工では指定の形状・寸法に素材を加工し、
素形材ストツクヤードに格納する。素形材加工
では、加熱や冷却などのため、バツチ処理を行
う。 必要に応じ素形材ストツクヤードから素形材
をパレツトと台車で前加工へ送る。 前加工 丸物部品の荒引きや、センター穴加工、また
は角物部品の基準面加工などの前加工処理を施
して作業ステーシヨンへ送る。 作業ステーシヨン ステーシヨンでは、人間がチヤツクに素材を
段取りする。チヤツクに取り付けた素材は、チ
ヤツクごと台車に乗せ複合切削機構に送る。 複合切削加工 複合切削機構には、二つの作業スペースを持
ち、台車はマテハン装置を介して、どちらの作
業スペースにもアクセスできる。また、ステー
シヨンからダイレクトにチヤツクとワークを取
り込むこともできる。 また、合せ加工のためのボルト、ノツクピン
などの購入部品を部品倉庫から取り出し、複合
切削機構に取り込む。 投入した素材に複合切削加工処理を施し、所
定の寸法精度に仕上げて完成部品としてバツフ
アステーシヨンへ移す。 バツフア・ステーシヨン 切削と組立の接点にあるバツフアステーシヨ
ンは3〜4個の部品を一次保管できる。部品が
バツフア・ステーシヨン上にある時は、またチ
ヤツク状態にある。 組立側のマテハン装置がバツフア・ステーシ
ヨン上の部品をつかむとアンチヤツクして組立
マガシン上に部品を取り込む。取り込みは組立
順に行う。 バツフアステーシヨンは、複合切削機構と複
合組立機構のサイクルタイルの違いをカバー
し、アンチヤツク装置を持つためにもうける。 複合組立機構 バツフア・ステーシヨンから受け取つた加工
部品と部品倉庫から取り出した購入部品を組立
カセツトに乗せ、組立機構まで移送台車で運
ぶ。ここで組立作業を行い。組立完了品として
作業ステーシヨンに組立カセツトに乗せた状
態で送る。 作業ステーシヨン 組立機構からの組立完了品は、組立てに都合
がよい垂直方向の姿勢のままで作業ステーシヨ
ンへ来る。この姿勢は製品検査にとつて不適
であるので、組立マガジンから製品検査用パレ
ツトに姿勢変換して移し換える。作業ステーシ
ヨンでは、段取り替え以外にも、油の注入、
ベルト掛けなど、検査のための準備や目視検査
などがあるがこれらは人間の作業とする。検査
の準備が終つた組立完了品を製品検査機構へ送
り込む。 製品検査機構 製品検査用パレツトに乗せた組立完了品の性
能検査を行う。 検査に合格した完成製品は検査成績表を付け
て出荷する。 以上、複合製造システム内の“物の流れ”を示
した。本システムにおいて、“物の流れ”に逆行
がないことがわかる。すなわち、柔軟かつ迅速に
して生産性を上げるには、“物の流れ”に逆行し
ないことが望ましく、切削機構において組立作業
を複合した理由がここにある。 各機構間で物が往復しないように各機構を複合
化する。従つて、各機構の機能には主と従の関係
があり、複合切削機構では切削、研削加工を主機
能とし、組立や検査などを副機能とする。この関
係を切削、組立、製品検査について示すと第8図
となり“物の流れ”は一方向で各機構に主処理と
副処理がある。そして、各機構内部では主、副の
処理シーケンスはランダムに変更しうる。このよ
うなシステムをMai−Ami(マイアミ)と呼ぶこ
とにする。第8図において、M,mは
machining、A,aはAssenblyおよびI,iは
inspectionを示す。 第9図1には複合切削、複合組立機構の理想化
された生産工程を示し、同図2には従来の加工、
組立、検査の工程を示し、さらに同図3には加工
工程の中での従機能としての組立および検査工程
と組立工程の中での従機能としての加工、検査工
程を示す。 第10図は複合生産工場のレイアウトを示す
図、第11図は同レイアウトに従つて配置形成さ
れた生産工場の鳥瞰図である。第10図および第
11図において、LSRは出力の大きいレーザ発
振装置であつてレーザビームLSRBは素形材加工
のための原料化装置152および複合切削機構1
61に与えられるようになつている。153はレ
ーザビームLSRBにより切断等を施された素材の
保管棚である。 素形材加工機構151には他に鍛造部門として
誘導加熱炉154、複合成形機構155および素
材搬送装置156が配置される。 複合切削機構161はM1〜M5で示される5
つの作業セルで形成されている。各作業セルに対
するユニツト交換は上方に示されるユニツトスト
ツカ162からユニツト自動交換装置168のU
1,U2を介して遂行される。 各作業セルに対する被加工物(ワーク)の供給
等は自動ワーク交換装置163および移送台車1
64,164を介して行われる。ワークWは清掃
ステーシヨンSTにて清掃された後マテハン装
置165にて移送台車164に搭載される。 作業ステーシヨンSTでは人間がチヤツクに
素材を段取りする。段取りした素材をマテハン装
置166でダイレクト複合切削機構161に渡す
か又は移送装置167で複合切削機構161に取
り込む。 複合切削機構161ではユニツト自動交換機能
により切削、研削、一部組立(合せ加工、溶接な
ど)レーザー加工、洗浄、部品計測などの処理を
行い完成部品または一部組立品としてバツフアス
テーシヨン171上にチヤツクごと乗せる。バツ
フアステーシヨン171上の部品をマテハン装置
172で組立カセツト173上に取り込む。この
時ボルト、ナツトなどの購入部品も加工部品と同
様、マテハン装置174により購入品ストツカ1
75から組立カセツト176へと組立順に乗せて
移送装置177で組立作業スペースA1,A2へ
送れらる。途中のステーシヨンSTは組立カセ
ツト176に搭載されている上記部品、購入品の
確認を行う搭載物確認ステーシヨンである。 複合組立機構181では圧入、装入、ねじ締
め、仮止めなどの組立作業を、組立工具を自動交
換しながら行う。MLSRは比較的出力の小さい
レーザ発振装置であつて、組立作業スペースA1
へレーザビームLSRBを供給し、仮止めなどの際
に利用される。さらに複合組立機構181には、
組立作業に必要とされる各種治工具を供給する治
工具ストツカ182が配置されておりマテハン装
置183により組立カセツト184に搭載され移
送装置185により組立作業スペースA1又はA
2に送られるようになつている。 作業ステーシヨンSTでは前述した如く組立
完了品をその組立カセツトから製品検査用パレツ
ト192に姿勢変換して移し換え検査に適した姿
勢に段取りする。 191は製品検査機構であり、製品仕様に照し
て製品が仕様性能を満しているか否か検査が行わ
れる。検査項目の一例を挙げると、取付け寸法、
振れ、振動、騒音、温度、トルク、ロストモーシ
ヨン、伝動効率などでありこれらは自動的に検査
される。製品検査に合格した製品は検査票を付け
て合格品として出荷される。 201は製造管理装置である。 第11図は第10図で説明したレイアウトに対
応して配設された各機構が示され対応する部分に
は同一記号、番号が記されている。同図ではレー
ザビームLSRBは途中、分配器DLSRBや偏光器
PLSRBを介して下方に導かれている。図で上下
方向に配設されているビームガイドBGの先端部
にはレーザヘツドHDが取付けられており、同ヘ
ツドHDの上下位置は任意に制御されるように構
成されており、ユニツトなどの交換時にレーザビ
ームガイドと干渉しないよう考慮されている。 第12図乃至第15図は第11図の各機構を形
成している各機構151,161,181,19
1の主要部拡大詳細図である。第12図において
素形材加工機構151は素材を入力し素形材加工
を施し、目的の品物として次工程に出力する。以
下に同機構内での物の入出力および内部処理につ
いて説明する。 イ 素形材加工機構へ入力される物; 板材、棒材、鋳造品など定尺で購入した素
材。 ロ 素形材加工機構内での処理; (a) レーザービーム(20K.W.または5K.W.)
による棒材、板材の切断(板材の切断ではレ
ーザーヘツドにNC機能を持たせる。)・焼入
れ処理。 (b) 精密多軸鍛造、デイスクリング成形、超自
由鍛造、熱間静水圧粉末成形。 (c) 焼入れ、調質等の熱処理。 (d) センター加工、基準面加工などの前加工。 (e) 段取り、検査、洗浄、冷却などの副処理。 ハ 素形材加工機構の出力; (a) 定寸に切断した板材、棒材。 (b) 鍛造品、成形品などの素形材加工品。 (c) 焼入れ、調質などの処理を施した前加工
品。 素形材加工機構151からの出力は第11図の
作業ステーシヨンSTへ送られるようになつて
いる。 第13図は複合切削機構161の主要部拡大図
であつて同機構はモジユラー構造を採用しており
多品種少量生産分野の部品に柔軟かつ迅速に適用
できるものであつて、さらにユニツトストツカ1
62、ユニツト自動交換装置168を備えている
ので多様な加工が可能で工程を集約して複合化を
図つている。 イ 複合切削機構への入力; (a) 素形材加工機構から出力された素材、素形
材。 (b) ボルト、ノツクピンなどの購入部品。 ロ 複合切削機構内での処理; (a) 切削、研削、バリ取りなどの複合切削加
工。 (b) 合せ加工、レーザー溶接などの組立。 (c) レーザーによる表面焼入れなどの変質加
工。 (d) 中出力レーザによる切屑切断。 (e) 洗滌、部品検査などの形状に変化を与えな
い付加的作業。(レーザーヘツドは天井から
の吊り下げ方式とし、加工時は固定する。 ハ 複合切削機構からの出力; (a) 切削、研削などの加工、洗浄、部品検査な
どの付加的処理が施され所定の形状、精度に
仕上つた加工部品。 (b) 一組組立が終つた部分組立品。 (c) 部品検査データ。 複合切削機構161からの出力は第11図のバ
ツフアステーシヨン171を介して複合組立機構
へ送られるようになつている。 第14図は複合組立機構181の主要部拡大図
であつて図に示すように二つの組立作業スペース
A1,A2が形成されており、それぞれのベツド
B1,B2上には側フレームF1、横フレームF
2,F3などのフレーム構造が形成され、上部及
び側部には組立作業ヘツドh1,h2が装着され
ている。 イ 複合組立機構内への入力; (a) 複合切削機構で加工された部品や部分組立
品。 (b) ボルト、ナツト、ベアリング、Oリングな
どの購入部品。 (c) 部品検査データ。 ロ 複合組立機構内での処理; (a) 装入、圧入、ねじ締めなどの組立、組み付
け。 (b) 中出力レーザーによる穴明、仮り止めなど
の加工。 (c) 圧入力、ねじ締めトルクの測定による組立
検査。 ハ 複合組立機構の出力 (a) 歯車箱や主軸頭の如き組立を完了した機械
構成部品。 (b) 組立検査データ。 第15図は製品検査機構191の主要部拡大図
であつて、組立完了品の最終的性能検査を自動的
に行うものである。同図には組立完了品としての
主軸頭192が構造ユニツト198上のテーブル
ユニツト193に搭載され、両側には伝導ユニツ
ト194、負荷ユニツト195が主軸頭192に
接近できるようになつている。196はセンサユ
ニツト、197は検寸ユニツトである。 イ 製品検査機構への入力; (a) 組立を完了した機械構成部品。 (b) 部品検査データおよび組立検査データ。 ロ 製品検査機構内の処理; (a) 寸法、形状、振れ、振動、騒音、温度、ト
ルク、ロストモーシヨン、伝動効率などの測
定、検査。 (b) 不良原因診断のための参考データ作成。 ハ 製品検査機構の出力; (a) 歯車箱、主軸頭などの完成した機械構成部
品。 (b) 検査成績表。 (c) 不良原因診断参考データ。 第16図は各機構161,181,191にお
けるモジユール空間(2点鎖線で示す)を示すも
のであつて加工可能部品の大きさ、すなわち加工
可能容積をモジユール空間と称する。一方組立可
能空間に対してもサブアツセンブリーの段階では
加工部品寸法に類似している点に注目して同じ値
をもつようにする。検査機構191の場合もこれ
に従う。 尚、参考までにPERAの調査によると従来みら
れたあらゆる機械加工部品の寸法、および重量比
率は次のようである。 最大寸法 400mm3以下は90% 200mm3以下は70% 最大重量 100Kg以下 93% 25Kg以下 80% である。これらのデータも参考にして本実施例の
モジユール空間は300mm3としてある。 第17図は、複合切削機構の中の1つの加工作
業セルCELと同CELを構成している各機能ユニ
ツトを示すものであつて、下方からベツドユニツ
トU1、サドルユニツトU2、ベースユニツトU
3、スピンドルユニツトU4、アームユニツトU
5、工具マガジンユニツトU6などにより組立て
られている。このような作業セル(組立機構では
組立作業セルと称する)と各機能ユニツトとの関
係は組立機構、検査機構においても採用されてい
る。(但し第11図には組立機構、検査機構にお
けるユニツトストツカ、ユニツト自動交換装置は
図示してない。) 第18図は、研削加工ユニツトの一例を示す。 尚、加工作業セツトの最小単位である機能ユニ
ツトをここでまとめて説明しておく。 イ 構造ユニツト 加工作業セル(例えば第17図)において軸
移動機能、旋回機能を有するユニツトで、ベー
スユニツト、サドルユニツト、ベツドユニツト
があり、このうちデータユニツトを除いたもの
は互いに同じユニツトを結合したり、大きさの
異るものと入れ換えたりすることにより軸移動
距離の拡張がはかられ、加工作業スペースの容
積が増し多様な製品仕様に対処した加工を可能
とするものである。 ロ 作業ユニツト 加工作業セルにおいて回転機能を有するスピ
ンドルユニツト、NCテーブルユニツトのほか
外研削専用、砥石付きの研削加工ユニツト(第
18図)がある。また、合せ加工に使用する複
合加工ユニツトも含む。 ハ 補助ユニツト 加工作業セルにおいて加工用工具及び加工部
品の反転、部品の計測に使用されるチヤツク、
計測軸の交換を行うアームユニツトならびにそ
れらを保管するマガジンユニツトがある。 本発明では、加工作業セル1台で種々の加工種
類に対し必要十分な機能(例えば工具と加工部品
を同時に装着する)が発揮できないので3台の加
工作業セルをT形に配置した例を第19図に示
す。ここで、3つの作業セルC1,C2,C3の中央
には加工作業スペースSが形成されている。 第20図には、台の加工作業セルを用いた例を
(1)、(2)、(3)、(4)に示す。 第21図には、3台の加工作業セルを用いた例
を(1)、(2)に示す。1はL/Dの大きい場合、2は
軸端加工の場合を示す。 第22図には、3台の加工作業セルでの合せ加
工処理を示し、(1)は合せ処理、(2)は同時加工処理
を示す。 第23図には、4台の加工作業セルを用いるも
ので対称形を示す。 第24図は5台のセルを用いた千鳥形の配置
で、この場合は加工作業スペースが2つ形成され
ている。 第25図は組立作業コンビネーシヨンの一例を
示す。U1はヘツドユニツト、U2はスライドユ
ニツト、U3はマガジンユニツト、U4はコラム
ユニツト、U5はベースユニツトである。 以上説明した複合製造システムについての機能
を整理すると第26図、第27図、第28図およ
び第29図の如くである。(素形材加工機構を除
く) 第26には切削加工、組立サブシステムの機能
を階層化して示すがこのサブシステムに要求され
る機能としては柔軟性と迅速性であつて、柔軟性
はモジユラー化、迅速化は複合化という基本機能
により達成される。そして、さらにモジユラー化
は多機能性とエネルギー・情報の伝達という必要
機能を条件とするブロツク251の中に具体化さ
れている。 また、複合化は、複合工程、搬送方法という必
要機能を条件とするブロツク252の中に具体化
されている。 ブロツク253は迅速性を支える他の条件を説
明するものであつてそれは要素および非切削時間
削減という二つの機能を高度化することと自動診
断および制御という二つの機能を高度に自動化す
ることからなつている。そしてこの迅速性を支え
ている機能の高度化と高度自動化という技術思想
は、新しい技術の進展が各駆動系、工具系、精度
補償、故障診断などの分野で遂行されるに伴つて
一層その迅速性への貢献度を増すという関係にあ
る。 第27図は複合切削機構の機能分析図であつ
て、主機能である加工機能と従機能である組立機
能と搬送機能、保管機能および付加機能とからな
る。各機能はブロツク254,255,256,
257および258の中に具体化して示される。 第28図は複合組立機構の機能分析図であつ
て、主機能である組立機能、従機能である加工機
能、および搬送機能、保管機能、付加機能からな
る。 各機能はブロツク259,260,261,2
62および263の中に具体化して示される。 第29図は製品検査機構の機能分析図であつ
て、検査機能、搬送機能、保管機能および付加機
能からなりその各機能はブロツク264,26
5,266および267の中に具体化して示され
る。 第30図は複合製造システム内での処理過程を
フローチヤートで示すものである。このフローチ
ヤートは第6図に示した制御システムのソフトウ
エア構成図の各制御および制御プログラムと第7
図の「物の流れ」とを更に具体化して示すもので
ありこれらのフローチヤートを基にすることによ
り熟達したシステムプログラマーが本願の製造シ
ステムに関する処理プログラムを作成するのを容
易ならしめるものである。 第30図1においてステツプ(以下STPと称
す)1では要求される資材に関する情報が与えら
れる。するとSTP2で資材保管状況が点検され必
要ならデータベースを介して資材在庫へ対応する
資材の有無の問合せも行われる。定尺の板材、棒
材、鋳造品等の中から必要な資材が指定される。 STP3ではSTP2により供給された資材(素材)
に対する切断加工の必要か否かを判断し、必要な
らSTP4にてレーザーにより素材切断が行われ
る。このときデータベースに対しその素材の形
状、寸法が間合せされる。そしてSTP5へ移る。
又、切断加工が不要であれば直接STP5へ移る。
ここに「移る」という言葉で表現される意味は処
理プログラムの単なるステツプが進められること
の他に処理プログラムの種類の変更される場合
や、それに伴つて加工対象物の「物」としての空
間的移動をも意味するものとする。さて、STP5
では加工は必要とされるので、さらに次のSTP6
に移り加熱炉で加熱処理が施される。そして、次
のSTP7で素形材加工が施される。 次いでSTP8に移りSTP7で行われた加工品に
対する各種の検査が実施され、不合格の場合は
STP9に移り、再加工の可能性をチエツクする。
STP9でYESであるとSTP10へ移り加工条件の変
更が指示され再びSTP6へ移る。 STP9でNOの場合は不良原因の調査STP11へ
移されると共に物の流れのラインからはずされ
る。一方、STP8で合格品となると、第30図2
のSTP12へ移り前加工の必要か否かチエツクさ
れる。そして必要があればSTP13へ移り軸方に
対するセンター加工や角物に対構する基準面加工
が施される。そしてSTP14でバレタイズされる。
なお、STP12で前加工不要ならば直接STP14に
送られる。以上のSTP1乃至STP14にて素形材加
工機構内の処理が終了する。 次にSTP15の複合切削加工へ送られる。この
STP15では工具プリセツトチエツクシステムや
ユニツト自動交換、リパレタイズ、故障・精度診
断、適応制御などのサブシステムに支えられて加
工が遂行される。加工された部品はSTP16で部
品検査を受ける。このとき部品検査に関するデー
タベースD・Bからの情報は検査用の各種計測器
からの情報と突合せられる。検査不合格となると
STP17に移り再加工可能か否かチエツクされ
YESであるとSTP18へ移り切削条件の変更が指
示されてSTP15へ移る。 また、再加工不可の場合はSTP19へ移り不良
原因調査がなされると共に物の流れのラインから
はずされる。又STP16で合格となると第30図
3で複合組立STP20へ移る。STP20で行われる
圧入、装入、ねじ締めなどの組立作業を支えるも
のとして右側にブロツクで囲まれた各機構、動作
を遂行するサブシステムが動作せしめられる。
STP20が完了するとSTP21に移り組立品の検査
が実施され、不合格のときはSTP22で再組立可
能な否かチヤツクされる。そしてYESのときは
STP23へ移り組立条件の変更が指示されて再び
STP20へ移る。STP22でNOの場合は不良原因調
査STP24へ移る。一方STP21で合格となると
STP25へ移り製品検査の前準備が施される。次
いでSTP26へ移り製品検査が各種の検査項目に
亘つて実施される。検査データはSTP27で処理
され製品としての合格、不合格の判定に必要な結
果を与える。次いで、STP28に移りその検査結
果を判定する。合格の場合にはSTP29に移り出
荷の準備作業が施され次いでSTP30に出荷され
る。一方、不合格の場合はSTP31へ移り不良原
因診断のための参考データが収集される。次いで
STP32で不良原因が調査されると共に物の流れ
のラインからはずされる。 第31図は複合製造システム内の4つの機構に
より2つの機械構成部品である送り歯車箱と主軸
頭とが各機構毎にどのようにその入力、出力形状
が最終製品に近づくかを例示するものである。図
中ブロツクで囲まれた中の項目はその各機構での
処理内容を示している。 第32図、第33図はそれぞれ送り歯車箱、主
軸頭をTI図法(テクニカルイラストレーシヨン)
により描いた構成部品の配列図であつて、第32
図において、2は歯車箱本体、3は蓋、4は出力
軸、5は平歯車、7はBRG、8はオイルシール、
9はベアリングナツト、10はBRG、11はO
リング、12は皿ばね、13はブツシユ、14は
オイルシール、15はモータトリツクプレート、
16,17はボルト、18はプラグ、19はシー
ルワツシヤ、20は油窓および21はテーパノツ
クである。 また、第33図において、22は本体、23は
止めねじ、24はカバー、25は穴付きボルト、
26はベアリング押え、27はボルト、28はベ
アリング外側カラー、29はベアリング内側カラ
ー、30はBRG、31は蓋、32はボルト、3
3はベアリング押え、34は主軸、35は中間カ
ラー、36はスリーブ、37はB.R.G、38はベ
アリング内側カラー、39はベアリング外側カラ
ー、40はねじこま、41は穴こまおよび42は
ボルトである。 以上により複合製造システムについての説明を
終え、次にこの複合製造システムにおいて用いら
れる各種の技術情報のための情報処理システムに
ついて説明する。 第34図は第3図のシステム全体構成の中の製
品設計102、工程設計103および作業設計1
04をより詳細に分析した図であつて製品設計1
02の段階では機能部品の数値化および画像表示
を備えた自動設計装置が設けられており設計者は
会話形設計を行うようになつている。(詳細は後
述する)そして出力として組立図や部品図、部品
表などがデータベースの中にストアされるように
なつている。 工程設計103においては各機構に対する作業
方法、作業工程、使用ユニツト、使用機械などを
明確にすべく設計がなされる。 次いで作業設計104で生産工程に関する必要
なすべての情報がデバツギングの後第1群のコマ
ンド情報として例えば磁気テープMTへ貯蔵され
る。また、一部の生産工程情報のうちカツターパ
スチエツク干渉チエツクのため加工データチエツ
クシステム104Aに入力されチヤツクを受けた
のち前記MTへ貯蔵される。 第35図は第34図の各設計プロセスを更に詳
細化して示したフローチヤートである。同図では
各ステツプを示すため第30図と同様記号STP
を付してある。尚、各設計とステツプの対応を次
に示す。 製品設計 STP101〜STP119 工程設計 STP121〜STP146 作業設計 STP147〜STP158 第35図において、製品に関する情報が製品仕
様としてSTP101で与えられる場合にはSTP102
で過去の類似製品をデータベースD・Dを介して
検索する。次いでSTP103に移り製品構造の設定
がなされる。次いでSTP104へ移り製品仕様に対
応した基本組立図を作定する。次いでSTP105に
移り製品仕様との関連で一旦作定された基本組立
図がチエツクされ仕様を満たせば次のSTP106へ
移るが、満たされない場合は再度STP103へ戻さ
れる。一方予め製品仕様でなく図面がSTP101A
にて与えられた場合にはこの図面を基本組立図と
みなし直接STP106へ移る。STP106では基本組
立図をその部分組立に分解して部分組立の諸元を
決定する。次いでSTP107に移り部分組立図を作
定する。 次にSTP108で部分組立図を用いて各構成部品
に分解すると共に同各部品の諸元を決定する。同
時に、各部品の寸法、強度、重量、慣性などの技
術計算も行う。次いでSTP109において部品図を
作定する。STP110では得られた部品図を組合せ
乍らSTP111にと組立図として作定する。 第35図2において組立図が製品の機能的側面
を満たしているか否かをデータベースD・Bに問
合せ乍ら検討する。その結果NOであると
STP113へ移り再度設計が可能かどうかチエツク
し不可能ならば製作不可能という結論を出す。又
可能であるならばSTP114へ移り再設計の実施を
指令するためSTP103へ移る。一方STP112でOK
であるとSTP115へ移りここで既存設備で製作可
能なのか否かをデータベースD・Bの設備フアイ
ルにあるデータ(寸法、精度など)に基づいて判
定する。判定STP115でNOであると次にSTP116
へ移り設備として新たなシステム機能の追加が可
能であるかを否かチエツクする。その結果、不可
能ということになるとSTP113へ戻り製品構造に
対する再設計が検討されることになる。一方
STP116で追加可能ということであるとSTP117
へ移りシステム機能の追加が遂行される。次いで
次にSTP103へ移り製品構造の設定が見直される
ことになる。 さらに前述したSTP115において既存設備で製
作可能と判定されるとSTP118へ移り部品表(リ
スト)が作成され次いでSTP119にてデータベー
スD・Bの部品在庫フアイル、生産計画フアイル
と照合されつつ部品展開がなされ確定した部品デ
ータがデータベースD・Bへ送られさらに
STP120で購入品手配が指示される。次いで第3
5図3に示されているSTP121に移り、ここで先
に確定された購入品を除く部品に対する素材形状
が定められる。この際、データベースD・Bに対
し素材の寸法、材質などが問合わせされる。次い
で、STP122に移り、ここで素材の加工法が決定
され、その加工による対応する部品の形状、寸
法、精度に関するデータがデータベースD・Bへ
ストアされる。 次のSTP123では素材の加工順序をデータベー
スD・BのGT(roup echnolgy)フアイル
に問合せしながら決定され、前記データベース
D・Bの部品フアイルへ形状、寸法、精度につい
ての細部データがストアされる。 さらに、STP124へ移り、データベースD・B
の設備フアイルが参照され、素材加工の可能なこ
とをチエツクする。不可能と判定されると素材の
形状や加工法に対しての変更がSTP125にて行わ
れSTP121へ戻る。STP124で可能と判定される
と次のSTP126へ移り素形材加工機の選定がデー
タベースD・Bの設備フアイルを参照しつつ行わ
れ、次いで、STP127にて加工標準時間の選定が
行われる。次にSTP128、STP129において複合
切削加工法やその加工順序がデータベースD・B
のGTフアイルを参照して決定されると共に、加
工され部品に対する形状、寸法、精度などの諸デ
ータがその部品フアイルへストアされる。次に判
定STP130へ移り、切削加工の可能性についてデ
ータベースD・Bの設備フアイルを参照しつつチ
エツクされる。STP130にて不可能と判定される
とSTP131に移り加工法の変更が指示され
STP128に戻る。また、可能と判定されると、
STP132へ移り作業スペースの選択がなされ次に
STP133にて機能ヘツド、ユニツトの選択がなさ
れさらにSTP134にて切削加工標準時間の決定な
どがデータベースD・Bの設備フアイルを参照し
つつ遂行される。次に第35図4において
STP135、STP136に移り、複合組立方法や組立
順序が、データベースD・BのGTフアイルを参
照して決定され、データベースD・Bの部品フア
イルへその方法、順序を表わすデータがストアさ
れる。 次いで、設備フアイルを参照しつつ判定
STP137にて組立の可能性についてチエツクされ
る。組立が不可能な場合はSTP103へ戻され製品
構造の設定を再びやりなおす。また、組立可能と
判定されると、STP138に移り組立作業のスペー
スの選択がなされ、次いでSTP139に移り組立ユ
ニツトの選択がなされ、次いでSTP140に移り標
準組立時間の決定がなされる。これらSTP138〜
STP140の処理プロセスではデータベースD・B
の設備フアイルが参照される。 次にSTP141、STP142において製品検査の方
法や順序がデータベースD・BのGTフアイルを
参照して決定され部品フアイルへその決定内容が
ストアされる。次いでSTP143に移りデータベー
スD・Bの設備フアイルを参照して製品検査の可
能性についてチエツクされる。そして検査不可能
と判定されるとSTP144にて検査方法の変更が指
示されSTP141へ戻る。また、検査可能と判定さ
れると、STP145にて製品検査機の選定がなさ
れ、次いでSTP146にて標準検査時間が決定され
る。 次に第35図5にて作業設計の手順について説
明する。STP147において各処理(素形材加工、
複合切削加工、複合組立、製品検査)で必要な取
付具の選定がデータベースD・Bの取付具フアイ
ルGTフアイルを参照して行われる。次いで判定
STP148に移りそれら選定された取付具が取付可
能か否かチエツクされる。取付不可と判定される
とSTP149に移り取付方法の変更が指示され
STP147が再び実行される。STP148で取付可能
と判定されるとSTP150に移り作業法、作業順序
の決定がGTフアイルを参照して行われ次いで
STP151に移り工具の選定が行われる。 その後STP152にて計測器の選定がデータベー
スD・Bの計測器フアイルを参照して行われる。
次いでSTP153に移り素形材加工、切削加工、組
立、検査の条件がデータベースD・B中の加工特
性フアイル、材料特性フアイルを参照して決定さ
れる。次いでSTP54に移り工具、計測器、ハン
ドの径路の決定がなされ、それにもとづいてさら
にSTP155にて衝突チエツクが行われる。次に第
35図6のSTP156においてこれまでデータベー
スD・Bにストアされたデータを各機構において
適用できるように編集・整理し、次いでSTP157
において各処理機構にて必要とされる加工データ
をNCテープにとる。次いでSTP158にて加工デ
ータのチエツクが行われる。以上により各設計プ
ロセスでの処理過程が終りSTP158にてチエツク
済みのデータが生産実施段階としての複合製造シ
ステムSS3へ供給されるようになつている。 以上、第35図について本発明の情報処理シス
テムの中の設計業務である技術情報処理について
説明した。一方計画業務としての管理情報処理に
は前述した如く(第3図参照)生産計画、負荷計
画レイアウト計画、日程計画から構成される。こ
こで生産計画とは決められた期間に生産すべき製
品品種(たとえば歯車箱、主軸頭、バルブ)と生
産数量を決定することである。 また、負荷計画とは、生産すべき製品の納期と
の関係で、各生産期間において生産能力を超えな
いように生産に要する仕事量−負荷を調整して適
正に定めることである。 さらに、レイアウト計画は生産に関与する物的
な生産手段を規定の機能を達成すべく空間的に配
置することで本発明では第3図に示す如く工程設
計103からの情報と負荷計画106にもとづい
てレイアウト計画が遂行される。 最適レイアウトがなされた工場においては (イ) 生産要求に応じて形態および時間的に満足な
製品を生産できる。 (ロ) 生産設備能力と労働能力の均衡がとれ安定し
た操業度を保つことができる。 (ハ) 物の流れが円滑で工程間の仕掛品は必要最小
限にできる。 (ニ) 多種多様な製品を柔軟に生産するシステム構
成となつており、又拡張性をもつている。 などのような効果をもつ。 さらに日程計画とは生産計画により定められた
生産品種、数量を製造するのにどの生産設備で、
いかなる作業により実施するかを時間単位で計画
することである。 本発明は、以上説明した如く製造システムの中
に複合化、モジユラー化という二つの技術思想を
とり入れ、これを基にして複合生産システムを構
成するものであつてサブシステムとしての情報処
理システムの中の設計過程においても、こうした
複合化、モジユラー化に沿つて処理がなされるよ
うになつている。すなわち、工程数の複合・集約
化により生産時間の短縮のみならず工程数が少な
くなることによる情報処理での工程設計も簡単と
なるのである。又データベースを基調とした情報
処理工程をオンライン化することにより迅速性を
増すことができ、さらにまた、データベースを介
して情報の援受を行うことによりシステムの運用
を容易にしその結果として生産の迅速化が達成さ
れる。 さらにまた、複合化、モジユラー化を実体的内
容とする柔軟性機能、迅速性機能を製造システム
のレベルでみると次の如くである。 先ず柔軟性についていえば、製品仕様が客先の
要求によつて多種多様にわたる場合、システム運
用を主としたソフトウエア、また生産設備群を主
としたハードウエアの両面にわたつてフレキシビ
リテイに富むことである。 即ち、限られた部品の加工を行うトランスフア
ーマシンにおいて固定されたソフトウエアー ハ
ードウエアで構成される製造システムでは、一部
の加工仕様の変更に対処できても、形状および寸
法の異る部品の加工は行えない。一方これら多様
な製品仕様に対応して本発明では製品設計、工程
設計、作業設計からなる技術情報と生産計画、負
荷計画、日程計画からなる管理情報をコマンド情
報として複合製造システムへ供給するようになつ
ているので、製造システムを制御する上記コマン
ド情報を変更することにより、プログラム作成に
費やす準備時間を大巾に短縮し、トータル的に生
産性向上を実現するものである。 そしてさらに、このような運用面でのフレキシ
ビリテイに対応して、製造システムを構成する生
産設備のフレキシビリテイがある。即ち現在もつ
とも多機能に富む工作機械としてコンピユータ制
御されるマシニングセンタがある。これは工具を
適宜交換することにより多様な部品加工を可能と
するものであるが、主として角物が中心であつて
研削、歯切などの処理は困難である。このため機
械としての加工機能に限りがある。 また、製造システムにおいて一度工作機群のレ
イアウトを決定すると簡単にはレイアウトの変更
はできず、多様な部品の加工工程のため効率の悪
い移送工程となるが、本発明ではこのような問題
の発生は複合化とモジユラー化を結合した複合切
削機構にて示すように極力避けることができるの
である。 また、迅速性機能についていえば本願発明にお
いては、工程間の移送という問題を複合化・モジ
ユラー化により大巾に改善したものである。即ち
現状の生産工場では加工工程一日が良い方で、加
工完了部品が全て揃い組立を開始するまで多くの
日数を要しているのが実情である。この点本発明
では同一箇所で加工部品に対し必要な工程が順次
処理されるようになつているので、移送工程、移
送時間を大巾に短縮でき、トータル的にみて生産
性の向上を実現できるのである。
[Table] FIG. 3 shows the block diagram of FIG. 1 in more detail. The figure shows that data files of databases D and B are referenced at each design stage and each planning stage. FIG. 4 is a configuration diagram of a production factory in which a complex production system is formed, consisting of a production planning office and a manufacturing site. In the production planning room, a central computer processes technical information such as product design, process design, and work design, management information processing such as load planning, layout planning, and schedule planning, and processing data checks. The manufacturing site consists of various mechanisms such as a material processing mechanism, a composite cutting mechanism, a composite assembly mechanism, a product inspection mechanism, and a laser processing mechanism, which are controlled and controlled by the manufacturing control devices (1) and (2). The manufacturing control device is given command information created in the production planning room to control each mechanism and performs production control based on feedback information from each mechanism. Among each mechanism, the composite cutting mechanism and composite assembly mechanism have a lower hierarchical structure, and at the bottom of the hierarchy there is a functional unit (UNT) (for example, a spindle head), which can be used to customize the functional unit according to the purpose. A combination work cell (CEL) is constructed with the necessary types and numbers (Figure 17 shows the relationship between cells and units). Next, a work combination (CMB) is formed by combining work cells, but work combinations are not fixed combinations of work cells, but work cells are created at the operation stage in response to the fact that processing methods differ depending on the target workpiece. be configured by selecting and combining them as appropriate. If the number of work cells in these work combinations is set according to the purpose, the number of work combinations will be within the range limited by the number of work cells. The space formed by the work combination is called a work space. Further, a collection of work cells limited to each purpose is called a work set. A structure that integrates several work sets, a control device, and its peripheral equipment such as a conveyance device is a mechanism called a compound cutting mechanism or a compound assembly mechanism. Control method of complex manufacturing system Command information such as production process information and production schedule information created by the information processing system is given to the control system within the complex manufacturing system. The following conditions are required for this control system: (1) The control system must be able to control and operate the manufacturing equipment within the complex manufacturing system. (2) It is modularized with highly independent functions. (3) It must be possible to operate the modularized functions individually. (4) The control system shall have a multi-tiered system configuration that combines and connects the above modules. (5) Online, real-time control. (6) Control between each layer is configured using an open loop, and command information is transmitted only in one direction from TP to Bttm. (Feedback is accomplished through a control system), and so on. The hardware configuration of a control system that satisfies the above (1) to (6) is shown in FIG. 5, and the software configuration is shown in FIG. To explain Fig. 5, command information such as production process information and production schedule information created by an information processing system is sent to the manufacturing control equipment (1), (2) online or via a storage medium such as M/T (magnetic tape). Load into. This command information operates the material processing mechanism, composite cutting mechanism, composite assembly mechanism, product inspection mechanism, laser oscillator, transport mechanism, etc., and converts the input materials into the desired product. The control system has a four-level hierarchy, with the lowest level 4 being the unit management device, which is the smallest unit of modularization, level 3 being the cell management device, level 2 being the mechanism management device, and the highest level 1 being the manufacturing device. These are management devices (1) and (2). Each of the above-mentioned management devices will be explained below. Unit management device When replacing a unit that has an actuator such as a motor or cylinder, power and signal transmission becomes an issue. In other words, since the units to be replaced have different functions and performances (for example, a spindle head unit and an NC table unit in a compound cutting mechanism), their actuators and detectors are naturally different, and the control methods are also different. In such cases, if the control device that controls the motor and cylinder is taken out of the head, separate wiring and piping will be required for the actuator and detector for each different head. Incorporation and external power and signal connections are kept to a minimum, allowing common electrical wires and piping to be used even if the unit is changed. The mechanisms that hierarchize up to the level 4 unit management device are a composite cutting mechanism and a composite assembly mechanism, and the level 4 unit management device is composed of a small-scale microcomputer. Cell Manager Level 3 cell manager controls the work cells of a complex cutting or assembling machine. That is, it controls and synchronizes several unit management devices in the cell, or performs fault diagnosis to manage the functions of the cell. Mechanism management device Level 2 is a manufacturing management device that controls and controls each mechanism in the complex manufacturing system, namely the material processing mechanism, complex assembly mechanism, product inspection mechanism, transport mechanism, and laser oscillator. Different controls and controls are applied depending on the situation. Each management device has strong independence and controls and controls the mechanisms under its control even when it is alone. Manufacturing control device Located at the top of the hierarchical structure, it distributes command information to each mechanism control device and maintains synchronization. It is also equipped with an output device such as a display device, an input device such as a keyboard, and a database as required, and is capable of interfacing with humans and managing data. Next, the software configuration of the control system will be explained with reference to FIG. There is a software configuration corresponding to the hardware configuration of a control system, and the software configuration is also modular like the hardware configuration. It also has a high level of independence, allowing it to perform its functions independently even if it is separated into modules. In each block in the figure, a hardware device and the name of a program built in that device are written. Next, the software contents corresponding to the devices at each level will be explained. Software contents of the unit management device Not all units have a unit management device, but the unit management device is installed in units that have actuators such as motors and cylinders, and units that do not have actuators but have a large number of detectors. Built-in. Particularly, when automatically replacing a unit having an actuator and a detector, a unit management device is built in due to the number of wiring and piping mentioned above. Management content also differs depending on the function of the unit. For example, the control and control content is different between the spindle function and the feed function, and therefore the software content is also different. Also, linear interpolation, circular interpolation, etc. are performed in a distributed manner. Software contents of the cell management device Distributes data to the unit management devices and synchronizes each unit using the completion signal fed back from each unit management device. It also receives feedback information such as inspection data and failure diagnosis data, and depending on the content of the information, decides whether to process it at this level or transmit the information to a higher level. The cell management device contains a control program and a control program that perform the functions described above. Software contents of the mechanism management device The software contents of the mechanism management device differ depending on each mechanism, such as raw material, composite cutting, composite assembly, product inspection, transportation, laser oscillator, etc. In particular, since the composite cutting mechanism and composite assembly mechanism have a hierarchy of cells, units, etc., the mechanism management device functions like a DNC. In other mechanisms, the management device acts like a CNC. but,
Each management device contains a control program and a control program, although the contents are different, and controls the mechanism using command information and also controls the mechanism using feedback information. Software content of the manufacturing control device The manufacturing control device is divided into two types: one for the raw materials management device and the other for other mechanisms. This is because the material processing and other processing cannot be time-aligned, so the material processing may be made independent. Therefore, the manufacturing control device (1) for processing raw materials only needs to distribute command information to the raw material management devices. It also receives information such as completion signals, material inspections, and failure diagnosis as feedback information from the material management device. The manufacturing management device (2) distributes command information to each mechanism management device for complex cutting, complex assembly, transportation, laser processing, etc., and receives feedback information from the control program and each mechanism for synchronization, such as completion signals, product inspection, and failures. The main program is a control program that receives information such as diagnosis and performs different processing depending on the type of information. In addition to the main programs, there are various programs for man-machine interfaces and programs for updating databases. FIG. 7 shows the "flow of goods" within the complex manufacturing system. Below, the flow of objects within the composite manufacturing system and the delivery method between each mechanism will be explained sequentially from the left side of the figure. Receipt of materials When the ordered materials arrive, the following procedures are required to receive them. B. In order to confirm that the ordered materials are correct, carry out an acceptance inspection according to the order specifications. (b) Assign a code to each material. Write barcodes with a laser for coding. Then register the code in the database. C. Materials that have been coded and registered are separated into raw materials and purchased parts and stored in their respective warehouses. Register the relationship between the storage location and the code in the database. Material cutting Materials stored in the material warehouse are taken out as needed. Based on the shape of the material, it is determined whether or not to cut the material, and if the material is not to be cut, the material cutting is bypassed. When cutting, laser cut the material into the specified shape. A new code is attached to the cut material and registered in the database, and if a defective product occurs during cutting, the defective product is removed from the material flow. The process is as follows. Material processing,
If a defective product occurs during pre-processing, combined cutting, combined assembly, or product inspection, it is removed from the flow of goods, just as in the case of cutting. Material processing Checks whether the part is targeted for material processing, and sends materials that will not be processed directly to pre-processing. If material processing is required, send it to heating. Transportation from material cutting to pre-processing or heating is
This is done using pallets placed on a trolley. The material is heated to the appropriate temperature through heat treatment, and then transferred to the forming material processing. In material processing, materials are processed into specified shapes and dimensions,
Store it in the material stockyard. In material processing, batch processing is performed for heating, cooling, etc. If necessary, materials are sent from the material stockyard to pre-processing using pallets and trolleys. Pre-processing Perform pre-processing such as roughing round parts, center hole drilling, or reference surface machining for square parts before sending them to the work station. Work Station At the station, humans set up materials in the chuck. The material attached to the chuck is placed on a trolley and sent to the composite cutting mechanism. Complex Cutting The complex cutting mechanism has two work spaces, and the trolley can access either work space via the material handling device. It is also possible to import chucks and workpieces directly from the station. Additionally, purchased parts such as bolts and dowel pins for fitting are taken out of the parts warehouse and loaded into the complex cutting mechanism. The input material is subjected to complex cutting processing, finished to the specified dimensional accuracy, and then transferred to the buffer station as a completed part. Buffer Station The buffer station, located at the junction between cutting and assembly, can temporarily store 3 to 4 parts. When the part is on the buffer station, it is also in the chuck state. When the material handling device on the assembly side grabs the parts on the buffer station, it anti-yucks and takes the parts onto the assembly magazine. Import is done in the order of assembly. The buffer station covers the difference between cycle tiles of compound cutting mechanism and compound assembly mechanism, and has an anti-yuck device. Complex assembly mechanism Processed parts received from the buffer station and purchased parts taken out from the parts warehouse are placed on assembly cassettes and transported to the assembly mechanism using a transport trolley. Do the assembly work here. It is sent to the work station as an assembled product in an assembly cassette. Work Station The assembled products from the assembly mechanism come to the work station in a vertical position convenient for assembly. Since this posture is inappropriate for product inspection, the posture is changed and transferred from the assembly magazine to the product inspection pallet. At work stations, in addition to setup changes, oil injection,
There are preparations for inspection, such as belt hanging, and visual inspection, but these must be done by humans. The assembled product that has been prepared for inspection is sent to the product inspection facility. Product Inspection Mechanism Performs performance inspections of assembled products placed on product inspection pallets. Finished products that pass the inspection will be shipped with an inspection report attached. The above shows the "flow of goods" within the complex manufacturing system. It can be seen that in this system, there is no reversal of the "flow of goods". In other words, in order to increase productivity through flexibility and speed, it is desirable not to go against the flow of goods, and this is the reason why assembly work is combined in the cutting mechanism. Each mechanism is combined so that objects do not move back and forth between each mechanism. Therefore, there is a master-slave relationship between the functions of each mechanism, and in a compound cutting mechanism, cutting and grinding are the main functions, and assembly, inspection, etc. are the secondary functions. This relationship is shown in Figure 8 for cutting, assembly, and product inspection, where the "flow of materials" is unidirectional, and each mechanism has a main process and a sub-process. The main and sub processing sequences within each mechanism can be changed at random. We will call this type of system Mai-Ami (Miami). In Figure 8, M and m are
machining, A, a is Assembly and I, i is
Show inspection. Figure 9 1 shows an idealized production process of the combined cutting and combined assembly mechanism, and Figure 2 shows the conventional processing,
The assembly and inspection processes are shown, and FIG. 3 further shows the assembly and inspection process as a subordinate function in the processing process, and the processing and inspection process as a subordinate function in the assembly process. FIG. 10 is a diagram showing the layout of a complex production factory, and FIG. 11 is a bird's-eye view of the production factory arranged and formed according to the same layout. In FIGS. 10 and 11, LSR is a high-output laser oscillation device, and laser beam LSRB is a raw material converting device 152 for processing raw materials and a composite cutting mechanism 1.
61. Reference numeral 153 is a shelf for storing materials that have been cut by the laser beam LSRB. The material processing mechanism 151 also includes an induction heating furnace 154, a composite forming mechanism 155, and a material conveying device 156 as a forging section. The compound cutting mechanism 161 has five parts indicated by M1 to M5.
It is formed by one work cell. Unit exchange for each work cell is performed from the unit stocker 162 shown above to the unit automatic exchange device 168.
1, performed via U2. The automatic workpiece exchange device 163 and the transfer trolley 1 supply the workpieces to each work cell.
64,164. After the work W is cleaned at the cleaning station ST, it is loaded onto the transfer cart 164 at the material handling device 165. At work station ST, humans manually set up materials. The prepared material is directly delivered to the composite cutting mechanism 161 by the material handling device 166, or taken into the composite cutting mechanism 161 by the transfer device 167. The compound cutting mechanism 161 uses an automatic unit exchange function to perform processing such as cutting, grinding, partial assembly (fitting, welding, etc.), laser processing, cleaning, and part measurement, and then places the parts on the buffer station 171 as completed parts or partially assembled parts. Put the whole chuck on. The parts on the buffer station 171 are taken into an assembly cassette 173 by a material handling device 172. At this time, purchased parts such as bolts and nuts are transferred to the purchased goods stocker 1 by the material handling device 174 in the same way as processed parts.
75 to an assembly cassette 176 in the order of assembly and sent by a transfer device 177 to assembly work spaces A1 and A2. A station ST on the way is a loading confirmation station for checking the above-mentioned parts and purchased items loaded in the assembly cassette 176. The composite assembly mechanism 181 performs assembly operations such as press-fitting, charging, screw tightening, and temporary fixing while automatically exchanging assembly tools. MLSR is a laser oscillation device with relatively low output, and the assembly work space A1
It supplies a laser beam LSRB to the machine and is used for temporary fixing. Furthermore, in the composite assembly mechanism 181,
A tool stocker 182 for supplying various jigs and tools required for assembly work is arranged, and the materials are loaded into an assembly cassette 184 by a material handling device 183 and transferred to the assembly work space A1 or A by a transfer device 185.
It is now being sent to 2. At the work station ST, as described above, the posture of the assembled product is changed from its assembly cassette to the product inspection pallet 192 and set up in a posture suitable for transfer inspection. Reference numeral 191 denotes a product inspection mechanism, which inspects whether or not the product satisfies the specification performance based on the product specifications. Examples of inspection items include installation dimensions,
Runout, vibration, noise, temperature, torque, lost motion, transmission efficiency, etc. are automatically inspected. Products that pass the product inspection are shipped with an inspection slip attached. 201 is a manufacturing control device. FIG. 11 shows each mechanism arranged in accordance with the layout explained in FIG. 10, and corresponding parts are labeled with the same symbols and numbers. In the figure, the laser beam LSRB is connected to the distributor DLSRB and polarizer along the way.
Directed downward via PLSRB. A laser head HD is attached to the tip of the beam guide BG, which is arranged vertically in the figure, and the vertical position of the head HD is configured to be controlled arbitrarily, so that it can be used when replacing units, etc. Care has been taken to avoid interference with the laser beam guide. 12 to 15 show each mechanism 151, 161, 181, 19 forming each mechanism in FIG. 11.
1 is an enlarged detailed view of the main part of FIG. In FIG. 12, a material processing mechanism 151 inputs a material, processes the material, and outputs it as a target product to the next process. The input/output and internal processing within the mechanism will be explained below. B. Items input to the material processing mechanism: Materials purchased in fixed lengths such as plates, bars, and cast products. (b) Processing within the material processing mechanism; (a) Laser beam (20K.W. or 5K.W.)
Cutting bars and plates (for cutting plates, the laser head has an NC function) and quenching. (b) Precision multi-axis forging, disk ring forming, super free forging, hot isostatic powder forming. (c) Heat treatment such as quenching and refining. (d) Pre-processing such as center processing and reference surface processing. (e) Sub-processing such as setup, inspection, cleaning and cooling. C. Output of the raw material processing mechanism; (a) Boards and bars cut to size. (b) Processed materials such as forged products and molded products. (c) Pre-processed products that have been subjected to treatments such as quenching and refining. The output from the material processing mechanism 151 is sent to the work station ST shown in FIG. 11. FIG. 13 is an enlarged view of the main parts of the compound cutting mechanism 161, which has a modular structure and can be applied flexibly and quickly to parts in the field of high-mix, low-volume production.
62. Since it is equipped with an automatic unit exchange device 168, it is possible to carry out a variety of processing, and it is possible to consolidate processes and achieve compounding. B. Input to the compound cutting mechanism; (a) Materials and shapes output from the material processing mechanism. (b) Purchased parts such as bolts and knock pins. (b) Processing within a complex cutting mechanism; (a) Complex cutting processes such as cutting, grinding, and deburring. (b) Assembly such as lamination processing and laser welding. (c) Alteration processing such as surface hardening using a laser. (d) Chip cutting with medium power laser. (e) Additional work that does not change the shape, such as cleaning and parts inspection. (The laser head is suspended from the ceiling and is fixed during processing.) Output from the compound cutting mechanism; (a) Processing such as cutting and grinding, additional processing such as cleaning and component inspection, and the specified Processed parts finished in shape and accuracy. (b) Partial assembly after one assembly has been completed. (c) Part inspection data. The output from the composite cutting mechanism 161 is sent to the composite assembly via the buffer station 171 in Fig. 11. Figure 14 is an enlarged view of the main parts of the composite assembly mechanism 181, and as shown in the figure, two assembly work spaces A1 and A2 are formed, and the respective beds B1 and On B2 are side frame F1 and horizontal frame F.
A frame structure such as 2 and F3 is formed, and assembly work heads h1 and h2 are attached to the upper and side parts. B. Input into the complex assembly mechanism; (a) Parts and subassemblies processed by the complex cutting mechanism. (b) Purchased parts such as bolts, nuts, bearings, O-rings, etc. (c) Part inspection data. (b) Processing within the complex assembly mechanism; (a) Assembling and assembling such as charging, press-fitting, and screw tightening. (b) Processing such as hole drilling and temporary fixing using a medium-power laser. (c) Assembly inspection by measuring press force and screw tightening torque. C. Output of a composite assembly mechanism (a) Machine components that have been assembled, such as gear boxes and spindle heads. (b) Assembly inspection data. FIG. 15 is an enlarged view of the main parts of the product inspection mechanism 191, which automatically performs the final performance inspection of assembled products. In the figure, a spindle head 192 as a completed assembly is mounted on a table unit 193 on a structural unit 198, and a transmission unit 194 and a load unit 195 can be accessed on both sides of the spindle head 192. 196 is a sensor unit, and 197 is a measurement unit. B. Input to the Product Inspection Organization: (a) Machine components that have been assembled. (b) Part inspection data and assembly inspection data. (b) Processing within the product inspection facility; (a) Measurement and inspection of dimensions, shape, runout, vibration, noise, temperature, torque, lost motion, transmission efficiency, etc. (b) Creation of reference data for diagnosing causes of defects. C. Output of the product inspection mechanism; (a) Completed machine components such as gear boxes and spindle heads. (b) Inspection report. (c) Reference data for diagnosing the cause of defects. FIG. 16 shows a module space (indicated by a two-dot chain line) in each mechanism 161, 181, 191, and the size of a workable part, that is, the workable volume is called a module space. On the other hand, the assemblable space is also set to have the same value at the subassembly stage, paying attention to the fact that the dimensions are similar to the dimensions of the machined parts. This also applies to the inspection mechanism 191. For reference, according to a PERA survey, the dimensions and weight ratios of all conventionally machined parts are as follows. Maximum dimension 400mm3 or less is 90% 200mm3 or less is 70% Maximum weight 100Kg or less 93% 25Kg or less 80%. With reference to these data, the module space in this embodiment is set to 300 mm 3 . Fig. 17 shows one machining work cell CEL in the compound cutting mechanism and the functional units that make up the CEL, and shows, from the bottom, bed unit U1, saddle unit U2, and base unit U.
3. Spindle unit U4, arm unit U
5. Assembled with tool magazine unit U6 etc. Such a relationship between a work cell (referred to as an assembly work cell in an assembly mechanism) and each functional unit is also adopted in an assembly mechanism and an inspection mechanism. (However, the assembly mechanism, the unit stocker in the inspection mechanism, and the automatic unit exchange device are not shown in FIG. 11.) FIG. 18 shows an example of the grinding unit. The functional unit, which is the minimum unit of the machining work set, will be explained here. B. Structural unit A unit that has an axis movement function and a rotation function in a machining work cell (for example, Fig. 17), and includes a base unit, saddle unit, and bed unit. Among these, except for the data unit, the same units can be connected to each other. By replacing it with one of a different size, the axis movement distance can be expanded, the volume of the machining work space increases, and machining that can accommodate a variety of product specifications is possible. B. Work unit In addition to a spindle unit with a rotating function and an NC table unit in the processing work cell, there is also a grinding unit (Fig. 18) dedicated to external grinding and equipped with a grindstone. It also includes composite processing units used for alignment processing. C. Auxiliary unit A chuck used for reversing machining tools and workpieces and measuring parts in the machining work cell;
There is an arm unit that exchanges measurement axes and a magazine unit that stores them. In the present invention, since a single machining work cell cannot perform the necessary and sufficient functions for various types of machining (for example, mounting tools and workpieces at the same time), an example in which three machining work cells are arranged in a T-shape is shown below. Shown in Figure 19. Here, a processing work space S is formed in the center of the three work cells C 1 , C 2 , and C 3 . Figure 20 shows an example using a table processing work cell.
Shown in (1), (2), (3), and (4). In FIG. 21, examples using three processing cells are shown in (1) and (2). 1 indicates a case where L/D is large, and 2 indicates a case where the shaft end is processed. FIG. 22 shows the combined processing in three processing work cells, where (1) shows the combined processing and (2) shows the simultaneous processing. FIG. 23 shows a symmetrical type using four processing cells. FIG. 24 shows a staggered arrangement using five cells, in which case two processing work spaces are formed. FIG. 25 shows an example of an assembly work combination. U1 is a head unit, U2 is a slide unit, U3 is a magazine unit, U4 is a column unit, and U5 is a base unit. The functions of the composite manufacturing system described above are summarized as shown in FIGS. 26, 27, 28, and 29. (Excluding the material processing mechanism) The twenty-sixth section shows the functions of the cutting and assembly subsystem in a hierarchical manner.The functions required of this subsystem are flexibility and speed, and flexibility is modular. Streamlining and speeding up are achieved through the basic function of compounding. Further, modularization is embodied in block 251, which requires multifunctionality and the necessary functions of energy and information transmission. Furthermore, compositing is embodied in block 252, which is conditioned by the necessary functions of a compositing process and a transport method. Block 253 describes other conditions that support rapidity, which consist of highly sophisticated two functions: element and non-cutting time reduction, and highly automated two functions: automatic diagnosis and control. ing. The technical concept of advanced functions and advanced automation that supports this speed will become even more rapid as new technology advances in fields such as drive systems, tool systems, accuracy compensation, and failure diagnosis. There is a relationship that increases the degree of contribution to sexuality. FIG. 27 is a functional analysis diagram of the composite cutting mechanism, which consists of a main function, which is a processing function, and subordinate functions, which are an assembly function, a conveyance function, a storage function, and an additional function. Each function is block 254, 255, 256,
257 and 258. FIG. 28 is a functional analysis diagram of the composite assembly mechanism, which consists of an assembly function as a main function, a processing function as a subordinate function, a transport function, a storage function, and an additional function. Each function is block 259, 260, 261, 2
62 and 263. FIG. 29 is a functional analysis diagram of the product inspection mechanism, which consists of an inspection function, a conveyance function, a storage function, and an additional function.
5,266 and 267. FIG. 30 is a flowchart showing the processing steps within the composite manufacturing system. This flowchart includes each control and control program in the software configuration diagram of the control system shown in FIG.
These flowcharts further illustrate the flowcharts shown in the diagrams, and make it easier for experienced system programmers to create processing programs related to the manufacturing system of the present application based on these flowcharts. . In step 1 (hereinafter referred to as STP) in FIG. 30, information regarding required materials is provided. Then, in STP2, the material storage status is checked and, if necessary, an inquiry is made via the database to see if there are any corresponding materials in the material inventory. Necessary materials are specified from among fixed-length plates, bars, cast products, etc. Materials supplied by STP2 in STP3
It is determined whether cutting is necessary or not, and if necessary, the material is cut using a laser at STP4. At this time, the shape and dimensions of the material are matched to the database. Then move on to STP5.
Also, if cutting is not required, proceed directly to STP5.
The meaning expressed by the word ``move'' here is not only when the processing program progresses by a simple step, but also when the type of the processing program is changed, or when the processing object changes spatially as an ``object''. It also means movement. Now, STP5
Then, processing is required, so the next step is STP6.
Next, heat treatment is performed in a heating furnace. Then, in the next step, STP7, the material is processed. Next, the process moves to STP8, where various inspections are carried out on the processed products that were carried out at STP7, and if the product fails, it is
Move to STP9 and check the possibility of reprocessing.
If YES in STP9, the process moves to STP10, where a change in processing conditions is instructed, and the process moves to STP6 again. If NO in STP9, the product is moved to STP11 to investigate the cause of the defect and removed from the product flow line. On the other hand, if the product passes STP8, Figure 30 2
Moving to STP12, it is checked whether pre-processing is necessary. Then, if necessary, the process moves to STP13, where center machining in the axial direction and reference surface machining opposite to the square object are performed. And it will be revealed at STP14.
If no pre-processing is required at STP12, it will be sent directly to STP14. The processing within the material processing mechanism is completed at the above STP1 to STP14. Next, it is sent to STP15 for complex cutting. this
Machining in STP15 is supported by subsystems such as tool preset check system, automatic unit exchange, repalletization, failure/accuracy diagnosis, and adaptive control. Processed parts undergo component inspection at STP16. At this time, information from databases D and B regarding component inspection is compared with information from various measuring instruments for inspection. If the test fails
Move to STP17 and check whether reprocessing is possible.
If YES, the process moves to STP18, where a change in cutting conditions is instructed, and the process moves to STP15. If reprocessing is not possible, the product moves to STP19 where the cause of the defect is investigated and removed from the product flow line. If the test passes STP16, the process moves to composite assembly STP20 in Figure 30. The various mechanisms and subsystems that carry out the operations are encircled by blocks on the right side to support assembly operations such as press-fitting, charging, and screw tightening performed in STP20.
When STP20 is completed, the assembly moves to STP21 and is inspected, and if it fails, it is checked at STP22 whether it can be reassembled. And when YES
Moved to STP23 and was instructed to change the assembly conditions again.
Move on to STP20. If NO in STP22, move to STP24 to investigate the cause of the failure. On the other hand, if you pass STP21
Moving on to STP25, preparations for product inspection are made. Next, the process moves to STP26, where product inspection is performed across various inspection items. Inspection data is processed by STP27 and provides the results necessary to determine whether the product is acceptable or not. Next, the process moves to STP28 and the test results are determined. If the product passes, it moves to STP29 where preparations for shipping are carried out, and then it is shipped to STP30. On the other hand, if it fails, the process moves to STP31, where reference data for diagnosing the cause of the failure is collected. then
At STP32, the cause of the defect is investigated and the product is removed from the product flow line. Figure 31 illustrates how the input and output shapes of the two machine components, the feed gear box and the spindle head, approach the final product for each mechanism by the four mechanisms in the composite manufacturing system. It is. Items surrounded by blocks in the figure indicate the processing contents of each mechanism. Figures 32 and 33 are TI projections (technical illustrations) of the feed gear box and spindle head, respectively.
32 is an arrangement diagram of the component parts drawn by
In the figure, 2 is the gear box body, 3 is the lid, 4 is the output shaft, 5 is the spur gear, 7 is the BRG, 8 is the oil seal,
9 is bearing nut, 10 is BRG, 11 is O
ring, 12 is a disc spring, 13 is a bush, 14 is an oil seal, 15 is a motor trick plate,
16 and 17 are bolts, 18 is a plug, 19 is a seal washer, 20 is an oil window, and 21 is a taper knob. In addition, in FIG. 33, 22 is the main body, 23 is a set screw, 24 is a cover, 25 is a bolt with a hole,
26 is a bearing holder, 27 is a bolt, 28 is a bearing outer collar, 29 is a bearing inner collar, 30 is a BRG, 31 is a lid, 32 is a bolt, 3
3 is a bearing holder, 34 is a main shaft, 35 is an intermediate collar, 36 is a sleeve, 37 is a BRG, 38 is a bearing inner collar, 39 is a bearing outer collar, 40 is a screw head, 41 is a hole piece, and 42 is a bolt. This concludes the explanation of the composite manufacturing system, and next, the information processing system for various technical information used in this composite manufacturing system will be explained. Figure 34 shows product design 102, process design 103, and work design 1 in the overall system configuration of Figure 3.
Product design 1 is a diagram that analyzes 04 in more detail.
At stage 02, an automatic design device equipped with numerical representation and image display of functional parts is installed, allowing the designer to carry out interactive design. (Details will be described later) As output, assembly drawings, parts drawings, parts lists, etc. are stored in the database. In the process design 103, a design is made to clarify the working method, working process, units to be used, machines to be used, etc. for each mechanism. Then, in the job design 104, all the necessary information regarding the production process is debugged and stored as a first group of command information, for example on a magnetic tape MT. Further, some of the production process information is input to the machining data check system 104A for cutter path check and interference check, and after being checked, it is stored in the MT. FIG. 35 is a flowchart showing each design process shown in FIG. 34 in further detail. In this figure, to indicate each step, the symbol STP is the same as in Figure 30.
is attached. The correspondence between each design and each step is shown below. Product design STP101 to STP119 Process design STP121 to STP146 Work design STP147 to STP158 In Figure 35, if information about the product is given in STP101 as product specifications, STP102
Search for past similar products via databases D and D. Next, the process moves to STP103, where the product structure is set. Next, move to STP104 and create a basic assembly drawing that corresponds to the product specifications. Next, the process moves to STP 105, where the basic assembly drawing once created in relation to the product specifications is checked, and if the specifications are met, the process moves to the next STP 106, but if the specifications are not met, the process returns to STP 103 again. On the other hand, the drawing is STP101A rather than the product specification in advance.
If this drawing is given, this drawing is regarded as a basic assembly drawing and the process goes directly to STP106. In STP106, the basic assembly drawing is disassembled into its subassemblies and the specifications of the subassemblies are determined. Next, move on to STP107 and create a partial assembly drawing. Next, in STP 108, each component is disassembled using a partial assembly drawing, and the specifications of each component are determined. At the same time, technical calculations such as dimensions, strength, weight, and inertia of each part are also performed. Next, a parts diagram is created in STP109. In STP110, the obtained parts drawings are combined and created as an assembly drawing in STP111. In FIG. 35, databases D and B are examined to determine whether or not the assembly drawing satisfies the functional aspects of the product. The result is NO.
Moving on to STP113, we check again to see if the design is possible, and if it is not possible, we conclude that it cannot be manufactured. If possible, the process moves to STP114 and then to STP103 to instruct implementation of redesign. On the other hand, STP112 is OK
If so, the process moves to STP115, where it is determined whether or not it can be manufactured using existing equipment based on the data (dimensions, accuracy, etc.) in the equipment files of databases D and B. If the judgment STP115 is NO, then STP116
Check whether it is possible to add new system functions to the equipment. If the result is that it is not possible, the process will return to STP113 and a redesign of the product structure will be considered. on the other hand
STP117 means that it can be added with STP116.
The next step is to add system functionality. Next, the process moves to STP 103, where the product structure settings are reviewed. Furthermore, if it is determined in STP115 that it can be manufactured using existing equipment, the process moves to STP118, where a parts list is created.Then, in STP119, the parts are developed while being compared with the parts inventory file and production planning file in databases D and B. The confirmed parts data is sent to database D/B and further
STP120 will instruct you to arrange the purchase items. Then the third
5. Moving to STP 121 shown in FIG. 3, the material shape for the parts other than the previously determined purchased items is determined. At this time, the databases D and B are queried about the dimensions, material, etc. of the material. Next, the process moves to STP 122, where the processing method for the material is determined, and data regarding the shape, dimensions, and accuracy of the corresponding parts resulting from the processing are stored in the database D/B. In the next STP123, the processing order of the material is determined by querying the GT ( Group Technology ) file of database D/B, and detailed data about shape, dimensions, and accuracy are stored in the parts file of database D/B. Ru. Furthermore, move on to STP124 and database D/B
The equipment file is referenced to check what material processing is possible. If it is determined that it is impossible, changes are made to the shape of the material and the processing method in STP125, and the process returns to STP121. If it is determined in STP124 that it is possible, the process moves to the next STP126, where a raw material processing machine is selected while referring to the equipment files in databases D and B, and then, in STP127, a standard processing time is selected. Next, in STP128 and STP129, the compound cutting method and its machining order are stored in databases D and B.
This is determined by referring to the GT file of the machined part, and various data such as the shape, dimensions, and accuracy of the processed part are stored in the part file. Next, the process moves to judgment STP130, where the possibility of cutting is checked with reference to the equipment files in databases D and B. If STP130 determines that it is not possible, the process moves to STP131 and instructions are given to change the processing method.
Return to STP128. Also, if it is determined that it is possible,
Move to STP132, select the work space, and then
In STP133, the function head and unit are selected, and in STP134, the standard cutting time is determined, etc., while referring to the equipment files in databases D and B. Next, in Figure 35 4
Moving to STP135 and STP136, the composite assembly method and assembly order are determined by referring to the GT files of databases D and B, and data representing the method and order is stored in the parts file of databases D and B. Next, make a judgment while referring to the equipment file.
The possibility of assembly will be checked at STP137. If assembly is not possible, the process is returned to STP103 and the product structure settings are redone. If it is determined that assembly is possible, the process moves to STP 138 to select a space for assembly work, then to STP 139 to select an assembly unit, and then to STP 140 to determine standard assembly time. These STP138~
In the STP140 processing process, databases D and B
equipment file is referenced. Next, in STP141 and STP142, the product inspection method and order are determined by referring to the GT file of databases D and B, and the determined contents are stored in the parts file. Next, the process moves to STP 143, where the possibility of product inspection is checked by referring to the equipment files in databases D and B. If it is determined that the test is impossible, a change in the test method is instructed in STP144, and the process returns to STP141. Furthermore, if it is determined that inspection is possible, a product inspection machine is selected in STP 145, and then a standard inspection time is determined in STP 146. Next, the procedure for work design will be explained with reference to FIG. 35. Each process in STP147 (material processing,
The selection of fixtures required for complex cutting, complex assembly, and product inspection is performed by referring to the fixture files GT files in databases D and B. Then judge
Proceeding to STP148, it is checked whether the selected fixtures can be installed. If it is determined that installation is not possible, the process moves to STP149 and instructions are given to change the installation method.
STP147 is executed again. If STP148 determines that installation is possible, the process moves to STP150, where the work method and work order are determined with reference to the GT file.
The process moves to STP151, where tool selection is performed. Thereafter, in STP152, a measuring device is selected by referring to the measuring device files in databases D and B.
Next, the process moves to STP153, where conditions for machining, cutting, assembly, and inspection are determined by referring to the machining property file and material property file in databases D and B. Next, the process moves to STP54, where the paths of tools, measuring instruments, and hands are determined, and based on this, a collision check is further performed at STP155. Next, in STP156 of FIG. 35, the data stored in databases D and B is edited and organized so that it can be applied to each mechanism, and then in STP157
The processing data required by each processing mechanism is recorded on NC tape. Next, processing data is checked at STP158. As described above, the processing steps in each design process are completed, and the data checked in STP158 is supplied to the complex manufacturing system SS3 as the production implementation stage. The technical information processing that is the design work in the information processing system of the present invention has been described above with reference to FIG. On the other hand, management information processing as a planning task consists of a production plan, a load plan, a layout plan, and a schedule plan, as described above (see FIG. 3). Here, the production plan is to determine the product types (for example, gear boxes, spindle heads, valves) and production quantities to be produced in a determined period. In addition, load planning refers to adjusting and appropriately determining the amount of work required for production so as not to exceed the production capacity in each production period in relation to the delivery date of the product to be produced. Furthermore, the layout plan is a spatial arrangement of the physical production means involved in production to achieve a specified function, and in the present invention, the layout plan is based on information from the process design 103 and the load plan 106 as shown in FIG. The layout plan is then executed. A factory with an optimal layout can (a) produce products that meet production requirements in terms of form and time. (b) It is possible to maintain a stable operating rate by balancing production equipment capacity and labor capacity. (c) The flow of goods is smooth and the amount of work in progress between processes can be minimized. (d) It has a system configuration that allows for flexible production of a wide variety of products, and is expandable. It has effects such as. Furthermore, schedule planning refers to which production equipment will be used to manufacture the product types and quantities determined by the production plan.
It means to plan what kind of work will be carried out on an hour-by-hour basis. As explained above, the present invention incorporates the two technical ideas of compounding and modularization into a manufacturing system, and configures a compound production system based on these, and includes an information processing system as a subsystem. Even in the design process, processes are now being carried out in line with such compounding and modularization. In other words, by combining and consolidating the number of processes, not only the production time is shortened, but also the process design using information processing becomes easier due to the reduction in the number of processes. In addition, speed can be increased by bringing the database-based information processing process online, and furthermore, receiving information via the database facilitates system operation, resulting in faster production. is achieved. Furthermore, the flexibility and speedy functions whose substantive content is compounding and modularization are as follows when viewed at the level of the manufacturing system. First of all, regarding flexibility, when product specifications vary widely depending on customer requirements, it is necessary to have flexibility in both software, which is mainly used for system operation, and hardware, which is mainly used for production equipment. It is to become rich. In other words, a manufacturing system consisting of fixed software and hardware in a transfer machine that processes a limited number of parts may be able to handle some changes in processing specifications, but it is difficult to process parts with different shapes and dimensions. Processing is not possible. On the other hand, in response to these various product specifications, the present invention supplies technical information consisting of product design, process design, and work design, and management information consisting of production planning, load planning, and schedule planning to the complex manufacturing system as command information. By changing the above-mentioned command information that controls the manufacturing system, the preparation time spent on program creation can be greatly shortened, and overall productivity can be improved. Furthermore, in response to such operational flexibility, there is also flexibility in the production equipment that makes up the manufacturing system. That is, there is a computer-controlled machining center that is one of the most versatile machine tools available today. This allows for the machining of a variety of parts by appropriately exchanging tools, but the machining is mainly for square parts and processing such as grinding and gear cutting is difficult. For this reason, its processing capabilities as a machine are limited. In addition, once the layout of the machine tools in a manufacturing system is determined, the layout cannot be easily changed, and the transfer process becomes inefficient due to the machining process of various parts, but the present invention eliminates such problems. This can be avoided as much as possible by using a composite cutting mechanism that combines composite and modular construction. In addition, regarding the quickness function, the present invention greatly improves the problem of transfer between processes by making it complex and modular. In other words, in the current production factory, the machining process can be completed in one day, but the reality is that it takes many days until all the processed parts are assembled and assembly can begin. In this regard, in the present invention, the necessary processes are sequentially performed on the processed parts at the same location, so the transfer process and transfer time can be greatly shortened, and overall productivity can be improved. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるシステム構成を物の流れ
と情報の流れとの関連で説明するブロツク図、第
2図は本発明による複合生産システムの構成を説
明する図、第3図は第1図のブロツク図の詳細説
明図、第4図は本発明による複合生産システムの
形成される生産工場の構成図、第5図は本発明を
構成する複合製造システムを制御する制御システ
ムのハードウエア構成を示す図、第6図は第5図
のハードウエアに対応するソフトウエア構成を示
す図、第7図は複合製造システム内の物の流れを
示す図、第8図は複合切削・複合組立機構におけ
る複合化を概念的に示す図、第9図1,2,3は
第8図に対応する生産工程を示すブロツク図、第
10図は本発明システムの実施される生産工場の
レイアウト図、第11図は第10図のレイアウト
に沿つて構成される工場の鳥瞰図、第12図は素
形材機構の主要部拡大説明図、第13図は複合切
削機構の主要部拡大説明図、第14図は複合組立
機構の主要部拡大説明図、第15図は製品検査機
構の主要部拡大説明図、第16図は各機構におけ
るモジユール空間を説明する図、第17図は加工
作業セルと同セルを構成する機能ユニツトを説明
する図、第18図は研削加工ユニツトの一例を示
す図、第19図は本発明実施例のレイアウトの基
本形を示す図、第20図1,2,3,4は2台の
加工作業セルの配置を示す図、第21図1,2は
3台の加工作業セルの配置例を示す図、第22図
1,2は合せ加工を示す図、第23図は4台の加
工セルの配置を示す図、第24図は5台の加工セ
ルの配置を示す図、第25図は組立作業コンビネ
ーシヨンを示す図、第26図は切削加工、組立サ
ブシステムの機能を階層化して示す図、第27図
は複合切削機構の機能分析図、第28図は複合組
立機構の機能分析図、第29図は製品検査機構の
機能分析図、第30図1,2,3は複合製造シス
テム内での処理のフローチヤート、第31図は機
械構成部品として送り歯車箱と主軸頭を対象とし
たときの物の流れと各機構での処理機能を示す
図、第32図は送り歯車箱のテクニカルイラスト
図、第33図は主軸頭のテクニカルイラスト図、
第34図は第3図のシステム構成の製品設計、工
程設計、および作業設計の詳細説明図、第35図
1,2,3,4,5,6は第34図の各設計プロ
セスを更に詳細化して示したフローチヤートであ
る。 101……製品仕様、102……製品設計、1
03……工程設計、104……作業設計、105
……生産計画、106……負荷計画、107……
レイアウト計画、108……日程計画、109…
…生産工程、110……生産日程、111……生
産統制、112……生産実績、SS1……情報処
理システム、SS2……生産統制システム、SS3
……複合製造システム、151……素形材加工機
構、161……複合切削機構、171……バツフ
アステーシヨン、181……複合組立機構、19
1……製品検査機構。
Figure 1 is a block diagram explaining the system configuration according to the present invention in relation to the flow of goods and information, Figure 2 is a diagram explaining the configuration of the complex production system according to the present invention, and Figure 3 is the same as Figure 1. 4 is a diagram illustrating the configuration of a production factory in which a complex production system according to the present invention is formed, and FIG. 5 is a diagram showing the hardware configuration of a control system that controls the complex production system that constitutes the present invention. 6 is a diagram showing the software configuration corresponding to the hardware in FIG. 1, 2, and 3 are block diagrams showing the production process corresponding to FIG. 8. FIG. 10 is a layout diagram of a production factory in which the system of the present invention is implemented. The figure is a bird's-eye view of the factory configured according to the layout of Figure 10, Figure 12 is an enlarged illustration of the main parts of the material mechanism, Figure 13 is an enlarged illustration of the main parts of the composite cutting mechanism, and Figure 14 is an enlarged illustration of the main parts of the composite cutting mechanism. Fig. 15 is an enlarged illustration of the main parts of the composite assembly mechanism, Fig. 15 is an enlarged illustration of the main parts of the product inspection mechanism, Fig. 16 is an illustration of the module space in each mechanism, and Fig. 17 is a processing work cell and its configuration. 18 is a diagram showing an example of a grinding processing unit, FIG. 19 is a diagram showing the basic layout of an embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a diagram showing two units 1, 2, 3, and 4. Fig. 21 shows an example of the arrangement of three processing work cells, Fig. 22 shows an example of the arrangement of three processing cells, Fig. 22 shows an arrangement of four processing cells, and Fig. 23 shows an arrangement of four processing cells. Figure 24 is a diagram showing the arrangement of processing cells, Figure 24 is a diagram showing the arrangement of five processing cells, Figure 25 is a diagram showing an assembly work combination, and Figure 26 is a diagram showing the hierarchization of the functions of the cutting and assembly subsystems. Figure 27 is a functional analysis diagram of the composite cutting mechanism, Figure 28 is a functional analysis diagram of the composite assembly mechanism, Figure 29 is a functional analysis diagram of the product inspection mechanism, and Figure 30 is a functional analysis diagram of the composite cutting mechanism. A flowchart of processing within the manufacturing system. Figure 31 is a diagram showing the flow of materials and processing functions in each mechanism when the feed gear box and spindle head are targeted as machine components. Figure 32 is a diagram showing the feed gear box and spindle head. Technical illustration of the box, Figure 33 is a technical illustration of the spindle head,
Figure 34 is a detailed explanatory diagram of the product design, process design, and work design of the system configuration in Figure 3, and Figure 35 shows further details of each design process in Figure 34. This is a flowchart showing the process. 101...Product specifications, 102...Product design, 1
03...Process design, 104...Work design, 105
...Production plan, 106...Load plan, 107...
Layout plan, 108... Schedule plan, 109...
...Production process, 110...Production schedule, 111...Production control, 112...Production results, SS1...Information processing system, SS2...Production control system, SS3
... Compound manufacturing system, 151 ... Material processing mechanism, 161 ... Compound cutting mechanism, 171 ... Buffer station, 181 ... Compound assembly mechanism, 19
1... Product Inspection Organization.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 多品種少量生産形態で機械構成部品を生産す
るシステムであつてそのサブシステムを構成する
ハードウエアおよび/またはソフトウエアにおい
て複合化、モジユラー化構成を有する下記サブシ
ステム(イ)、(ロ)および(ハ)と、これら(イ)、(ロ)およ
び(ハ)
の各サブシステムにおいて必要とするデータを貯
蔵するデータベースを有することを特徴とする複
合生産システム。 (イ) 前記機械構成部品に対する製品設計、工程設
計および作業設計からなる技術情報の処理と、
生産計画、負荷計画、レイアウト計画および日
程計画からなる管理情報の処理とを遂行してそ
れぞれ生産工程に関する第1群コマンド情報、
生産日程に関する第2群コマンド情報を形成す
る情報処理システム; (ロ) 前記情報処理システムから供給される生産工
程、生産日程に関する第1および第2群コマン
ド情報に応答するシステムであつて、 素形材の加工機構; 作業ユニツトおよび同作業ユニツトを組合
わせて形成される作業セルならびに同作業セ
ルを組合わせて形成される作業セツトにより
構成され、その主機能として切削加工を遂行
し且つその従機能として同切削加工遂行に必
要な準備的組立作業を遂行する複合切削機
構; 作業ユニツトおよび同作業ユニツトを組合
わせて形成される作業セルならびに同作業セ
ルを組合わせて形成される作業セツトにより
構成され、その主機能として前記複合切削機
構から供給される部材を前記機械構成部品と
して組立てる組立作業を遂行し且つその従機
能として同組立作業遂行に必要な加工作業を
遂行せしめる複合組立機構; 前記複合組立機構から供給される機械構成
部品の検査を行う製品検査機構; および ユニツト管理装置、セル管理装置、機構管
理装置および製造管理装置をそれぞれ互いに
階層的に結合してなり、前記情報処理システ
ムから与えられる第1、第2群コマンド情報
に応答して上記乃至の各機構の稼動を制
御する制御装置 とからなる複合製造システム。 (ハ) 前記複合製造システム内の制御装置から生産
実績に関する情報を受けると共に前記情報処理
システムからの生産日程に関する第2群コマン
ド情報に応答して日程管理、品質管理および生
産設備の保全に関する第3群のコマンド情報を
前記制御装置に与えて前記複合製造システムの
各機構の稼動を統制する統制システム。 2 特許請求の範囲第1項記載のシステムにおい
て、前記複合製造システム内にはレーザー発振
器、レーザー光導通管、偏向ミラーおよび熔接、
焼入れ、切断を行う加工ヘツドからなるレーザー
加工機構を備え、更に同製造システム内の制御装
置には製造管理装置と結合されるレーザー加工管
理装置を有し、更にまた前記レーザー加工機構の
加工ヘツドを複合切削又は複合組立機構の各作業
セツトが形成する作業領域に配設したことを特徴
とする複合生産システム。 3 特許請求の範囲第1項記載のシステムにおい
て、前記複合切削機構には合わせ加工のための準
備的組立作業を行う作業セルを備えたことを特徴
とする複合生産システム。
[Scope of Claims] 1. A system for producing machine components in a high-mix, low-volume production format, which includes the following subsystems (i.e. ), (b) and (c), and these (a), (b) and (c)
A complex production system characterized by having a database for storing data required in each subsystem. (b) Processing technical information consisting of product design, process design, and work design for the machine component parts;
Processing of management information consisting of production planning, load planning, layout planning, and schedule planning, respectively, and processing of first group command information related to production processes;
an information processing system that forms second group command information regarding a production schedule; (b) a system that responds to first and second group command information regarding a production process and a production schedule supplied from the information processing system, the system comprising: Material processing mechanism: Consists of a work unit, a work cell formed by combining the work units, and a work set formed by combining the same work cells, whose main function is to carry out cutting, and its subsidiary function is A composite cutting mechanism that performs the preparatory assembly work necessary to carry out the same cutting process; It is composed of a work unit, a work cell formed by combining the work units, and a work set formed by combining the work cells. , a composite assembly mechanism whose main function is to perform the assembly work of assembling the parts supplied from the composite cutting mechanism as the machine components, and whose subsidiary function is to perform the processing work necessary for performing the assembly work; a product inspection mechanism that inspects machine components supplied from the mechanism; and a unit management device, a cell management device, a mechanism management device, and a manufacturing management device that are hierarchically connected to each other and provided from the information processing system. A complex manufacturing system comprising: a control device that controls the operation of each of the above mechanisms in response to first and second group command information. (c) receiving information regarding production results from the control device in the complex manufacturing system and responding to second group command information regarding the production schedule from the information processing system; a control system that controls the operation of each mechanism of the complex manufacturing system by giving group command information to the control device; 2. The system according to claim 1, wherein the composite manufacturing system includes a laser oscillator, a laser light guide tube, a deflection mirror, and a welding
It is equipped with a laser processing mechanism consisting of a processing head that performs hardening and cutting, and further has a laser processing management device coupled to a manufacturing control device in the control device within the manufacturing system, and furthermore has a processing head of the laser processing mechanism. 1. A complex production system characterized in that a complex cutting or complex assembly mechanism is disposed in a work area formed by each work set. 3. The system according to claim 1, wherein the composite cutting mechanism includes a work cell that performs preparatory assembly work for alignment processing.
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