JPH0116620B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

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。

【表】

【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（Ｇroup Ｔechnolgy）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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

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。