【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工工作機械として、
複合加工旋盤と、複合加工旋盤に対して加工物（ワーク）を自動的に搬送する装置を備えた自動加工システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】複合加工旋盤と、複合加工旋盤に対して素材の供給や、加工が完了したワークを搬出する搬送ロボットを備えて、多種類のワークを無人化により自動的に生産する旋盤セルが提案されている。 この種のシステムにあっては、素材ワークは例えばパレット上に予め準備しておき、パレット上のワークの種類と位置は、搬送ロボットを制御するシステムコントローラに記憶される。 各素材ワークに対するＮＣ加工プログラムは、複合加工旋盤に登録してある。 複合加工旋盤はシステムコントローラから送られてくる素材ワークの情報に基づいてＮＣ加工プログラムを選択し、加工を実行する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の旋盤セルでは、
パレット上の素材ワークの種類、位置、加工スケジュール等はオペレータが手動操作によってシステムコントローラに入力する必要があった。 旋盤セルを構成する搬送ロボットが、ワークの位置、種類等を識別することができれば、このデータに基づいて複合加工旋盤がＮＣ加工プログラムを選択して自動加工を継続することができる。 ロボットのハンドがワークを把持したときにワークの直径を機械的に計測することは可能である。 しかし、
ワークの高さを含めた三次元のデータを得ることにより、はじめて正確にワークを判別することができる。 例えば特開平３−６６５８７号公報は、ＣＣＤ（電荷結合素子）を有するテレビカメラとロボットと組合せて、カメラにより撮影された画像を電算機により解析し、その結果に基づいてロボットを操作してワークを取扱う装置を開示している。 本発明は、旋盤セルの搬送ロボットにカメラを装備して素材ワークを自動的に識別して、加工プログラムを自動的に準備することのできるシステムを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の自動加工システムにあっては、搬送装置は複合加工旋盤とストック装置との間に配設されるガイドビームと、ガイドビーム上を走行する搬送ロボットとを有し、搬送ロボットは昇降自在のアームの先端にとりつけた加工物の把持用のハンドと、加工物の識別用のカメラを備えている。

【０００５】

【作用】カメラが受像したデータに基づいて加工物が判別されて、複合加工旋盤が加工すべき素材が判別される。 この判別結果に基づいてＮＣプログラムが選択され、自動加工が実行される。

【０００６】

【実施例】図１は本発明を実施する旋盤セルの概要を示す説明図である。 全体を符号１で示す旋盤セルは、複合加工旋盤１０と、複合加工旋盤１０の側部に配設されるストック装置２０を備える。 複合加工旋盤１０は、例えば対向する２基の主軸と、それぞれの主軸と共同するタレット刃物台を有するＣＮＣ旋盤であって、２基の主軸の間でワークを受け渡すことにより、複雑な形状のワークを段取り替えなしで加工する能力を備える。 ストック装置２０は、ベッド２００上にベッド２００の長手方向に移動制御されるパレット２１０を備え、パレット２１
０に素材ワーク３００が載置される。 複合加工旋盤１０
とストック装置２０の上部にはガイドビーム４０が配設され、ガイドビーム４０上に搬送ロボット５０が走行自在に装架される。 搬送ロボット５０は、ガントリータイプのもので、垂直方向に昇降するアーム６０を有し、アーム６０の先端にワーク３００を把持するハンド７０を装備する。 搬送ロボットを備えた旋盤セルの詳細については、本出願人の出願に係る特開平１−２５２３４５号公報に開示されている。 アーム６０の先端部には、ＣＣ
Ｄカメラ６５がとりつけられ、パレット２１０上のワーク３００を監視する。

【０００７】図２はシステムの制御装置８０の概要を示すブロック図である。 制御装置８０は、カメラ６５からの情報を処理する画像処理部８１０、搬送ロボット５０
を制御するロボットコントローラ８３０、複合加工旋盤１０を制御するＣＮＣ装置８５０で構成される。 画像処理装置８１０は、主制御部８１２、画像データ記憶部８
１４、画像データ受信部８１６、外部とのインターフェース部８１８を備える。 ロボットコントローラ８３０
は、主制御部８３２、主記憶装置８３４、ＮＣとのインターフェース部８３６、画像処理インターフェース部８
３８、画像データ処理部８４０、移動指令部８４２を備える。

【０００８】ＣＮＣ装置８５０は、主制御部８５２、プログラム・ロジック・コントローラ・インターフェース部８５４、主記憶部８５６、ＮＣプログラムファイル８
５８、サーボ制御部８６０を備える。 ＣＣＤカメラ６５
が撮影したパレット上のワーク３００の情報は、画像処理部８１０の画像データ受信部８１６を介して、外部インターフェース部８１８からロボットコントローラ８３
０の画像処理インターフェース部８３８へ伝達される。
この情報は画像データ処理部８４０で処理されたデータは、画像処理装置８１０の画像データ記憶部８１４へ送られるとともに、ロボットコントローラ８３０の主制御部８３２へ送られる。 主制御部８３２は、このデータに基づいて移動指令部８４２を介して搬送ロボット５０のサーボモータ５００へ指令を送り、搬送ロボット５０の走行とアーム６０の昇降を制御する。

【０００９】カメラ６５からの情報により素材ワーク３
００の種類が識別されると、このデータはロボットコントローラ８３０のＮＣインターフェース部８３６からＣ
ＮＣ装置８５０のインターフェース部８５４へ伝達される。 主制御部８５２は、このデータに基づいて素材ワーク３００の加工に対応するＮＣプログラムをＮＣプログラムファイル８５８から検索する。 素材ワーク３００
は、搬送ロボットのハンド７０によって把持されて、複合加工旋盤の主軸１１０のチャック１２０へ搬入される。 この際に、素材ワーク３００の姿勢がチャッキングに適さないことがカメラ６５からの情報により判明していれば、主制御部８５２は主記憶部８５６からのデータと参照してサーボ制御部８６０へ指令を送り、主軸１１
０の回転軸であるＣ軸を制御してチャック１２０の位相を素材ワーク３００を把持するのに適した位置まで回転させる。 この操作により、素材ワーク３００をパレット２１０に正確な姿勢で段取りする必要はなくなる。

【００１０】図３から図５は、パレット２１０上に置かれた素材ワーク３００の高さ寸法ａをカメラ６５の影像から検知する作用を示す。 カメラ６５は搬送ロボットのアームの上下動に対応して垂直方向の軸Ｘに沿って移動する。 素材ワーク３００の高さ寸法をａとし、計測する高さ位置をｘとすると、素材ワーク３００のＣＣＤ画面上の直径ｙは、次の式で表わされる。 ｙ＝ｂ／（ｘ−ａ） （式１） ここで、ｂは比例定数である。 そこで、カメラ６５をパレット２１０から高さｘ ₀である第１の位置Ｐ ₀と、高さｘ ₁である第２の位置Ｐ ₁の２ヵ所の位置で測定することにより、素材ワーク３００の高さ寸法ａは、 ａ＝（ｙ ₀ ｘ ₀ −ｙ ₁ ｘ ₁ ）／（ｙ ₀ −ｙ ₁ ） （式２） で求めることができる。 この式において、ｘ ₀ 、ｘ ₁は搬送ロボットの機械座標から求めることができ、画像の直径寸法ｙ ₀ 、ｙ ₁は、ＣＣＤ画面上から得ることができるので、式２からａを演算することができる。

【００１１】次に、図６から図８は、パレット２１０上に置かれた素材ワーク３００の直径寸法Ｄを検知する作用を示す。 図６は、カメラ６５がパレット２１０の上方の一定の高さ位置を水平方向であるＹ軸に沿ってｙ軸上の第１の位置Ｐ ₃ （座標位置Ｙ ₀ ）から第２の位置Ｐ
₄ （座標位置Ｙ ₁ ）まで移動することを示し、そのときの画像の変化が図７、図８に示される。 素材ワーク３００
のＣＣＤ画面長のＹ軸方向の長さｙと、実際の長さＹとの関係は次の式で表わされる。 Ｙ＝αｙ （式３） ここで、αは比例定数である。 従って、素材ワーク３０
０の径方向（Ｙ軸方向）にカメラ６５を座標Ｙ ₀からＹ ₁
まで移動した場合のＣＣＤ図画上の移動距離ｙと、直径寸法ｙｄを求めることにより、素材ワーク３００の直径寸法Ｄは、 Ｄ＝（ｙ×ｙｄ）／（Ｙ ₁ −Ｙ ₀ ） （式４） で求められる。 以上の操作により素材ワーク３００の直径寸法Ｄと高さ寸法ａが検知でき、これらのデータに基づいて素材ワークが特定され、加工プログラムを自動的に選択することができる。

【００１２】図９は制御処理のフロー図である。 ステップ１０００でスタートした処理は、ステップ１０１０で搬送ロボットのプログラムを起動する。 ステップ１０２
０でパレットに置かれた素材ワーク上に搬送ロボットを移動し、ステップ１０３０でアーム先端にとりつけたＣ
ＣＤカメラにより素材ワークの画像データを読み込む。
この操作は素材ワークの直径寸法や高さ寸法を測定するために、各２回繰り返して画像データを読み込み、ミスを排除する。

【００１３】ステップ１０４０でパレット上に準備された素材ワークの有無をチェックし、素材ワークが存在していれば、ステップ１０５０で素材ワークの直径寸法による素材ワークの判定を実行する。 直径寸法データから加工プログラムとして予め用意されている素材ワークのデータと比べて素材ワーク番号を特定するが、該当する素材ワーク番号が検知できなければ、誤った素材ワーク番号が段取りされていることであるので、ステップ１０
７０へ進み、エラーを出力し、ステップ１０８０で処理を停止する。

【００１４】直径寸法による判定が実行されると、ステップ１０６０で素材ワークの高さ寸法による素材ワーク番号の判定が行われる。 該当する番号が検索されなければステップ１０７０へ進む。 ステップ１０９０では判定された素材ワーク番号に対応する加工プログラムが決定され、ステップ１１００でＣＮＣ旋盤加工プログラムが検索される。 ステップ１１１０で加工プログラムは起動し、ステップ１１２０で搬送ロボットにより旋盤主軸に素材ワークが搬入される。 ステップ１１３０で加工が実行され、ステップ１１４０で完成したワークをパレット上へ戻し、ステップ１０２０へ戻り、以上のステップをくり返す。 パレット上に段取りされた素材ワークの全ての加工が完了すると、ステップ１０４０からステップ１
１５０へ進み、完成品を全てパレット上に返却してステップ１１６０で処理を終了する。

【００１５】

【発明の効果】本発明の自動加工システムは以上のように、ワークを取扱う搬送ロボットにカメラを備え、カメラの受像データから素材ワークを判別する機能を有する。 そして、ストック装置上に段取りされた素材ワークの種類は、システムにより自動的に判別されて対応するＮＣプログラムが準備される。 したがって、ストッカ装置への素材ワークの段取りミスがあっても、システムはこのミスを自動的に排除し、無人化による自動加工を継続することができる。 そこで、段取りの工数も低減し、
生産能率も向上する。 なお、以上の実施例では旋盤セルの例を説明したが、マシニングセンタを用いた加工システム等にも本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動加工システムの概要を示す斜視図。

【図２】システムのブロック図。

【図３】カメラの作動を示す説明図。

【図４】画像の説明図。

【図５】画像の説明図。

【図６】カメラの作動を示す説明図。

【図７】画像の説明図。

【図８】画像の説明図。

【図９】制御装置のフロー図。

【符号の説明】

１ 旋盤セル １０ 複合加工旋盤 ２０ ストック装置 ３０ 搬送装置 ４０ ガイドビーム ５０ 搬送ロボット ６０ アーム ６５ カメラ ７０ ハンド ８０ 制御装置 ３００ 素材ワーク ８１０ 画像処理装置 ８３０ 搬送ロボットコントローラ ８５０ 数値制御装置