作業訓練システム
【課題】作業訓練システムにおいて、作業手順要領に示される作業技能要素の評価要件に沿った作業訓練を可能とすることである。
【解決手段】作業訓練システム１０は、作業手順要領の時系列に従った複数の測定用ポイントを配置し、作業軌跡を含む複数のマークで視覚的に表示した訓練用ワーク２０と、訓練用ワーク２０に対する訓練作業内容を測定し、各作業技能要素の作業実績情報として出力する複数の測定装置６０を搭載する訓練用加工機５２と、製品加工における各作業技能要素の評価要件をそれぞれ記憶する記憶部９８と、作業実績情報と評価要件とに基いて訓練作業の評価判断を行い、その結果を出力するデータ処理部９２と、データ処理部の出力する訓練作業の評価判断を、作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示する表示部９６とを備える。
【解決手段】作業訓練システム１０は、作業手順要領の時系列に従った複数の測定用ポイントを配置し、作業軌跡を含む複数のマークで視覚的に表示した訓練用ワーク２０と、訓練用ワーク２０に対する訓練作業内容を測定し、各作業技能要素の作業実績情報として出力する複数の測定装置６０を搭載する訓練用加工機５２と、製品加工における各作業技能要素の評価要件をそれぞれ記憶する記憶部９８と、作業実績情報と評価要件とに基いて訓練作業の評価判断を行い、その結果を出力するデータ処理部９２と、データ処理部の出力する訓練作業の評価判断を、作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示する表示部９６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業訓練システムに係り、製品加工における作業の訓練を行うための作業訓練システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品加工の現場では、新しい作業者に作業内容を教えるために、例えば、生産ラインが稼動していない期間に実際の加工機を用いて実際の作業を行わせることが行われる。この方法では、多くの作業者に作業訓練を行うことが難しい。そこで、生産ラインとは別個に作業訓練機を設け、模擬的な作業を行うことで作業内容の習熟等を図ることが行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、現場熟練作業者の作業技能的ノウハウを体感する体感型訓練システムとして、作業現場に現場データ収集用計算機、作業現場の映像を取得する画像取得手段、熟練作業者の作業感覚を取得する作業感覚取得手段、熟練者に対する作業対象手段、作業対象手段の物理量を測定する物理量測定手段を備えてこれらにより熟練者のデータを取得・測定し、訓練室に備えられる訓練用シミュレータ用計算機、作業現場映像が映し出される訓練者用端末表示手段、訓練者に作業感覚を印加する作業感覚印加手段、訓練者に対する技能取得対象手段、物理量を発生する物理量発生手段を用いて、作用現場映像、熟練作業者の作業感覚、物理量発生を再現する構成が開示される。これによって、訓練者が、熟練作業者チームへ仮想的に参画し、さらに仮想空間で熟練者作業チームの一員となるべく訓練できる、と述べられている。ここでは、物理量発生として、ボルト締め付け作業についてトルク計測結果が述べられている。
【０００４】
また、特許文献２には、溶接技量の教育訓練装置として、ライトペンを溶接アークの発生源とし、受光面の光量変化を溶接技能者の技能と推定してシミュレーション訓練を行う実技訓練部と、実技における反復訓練の状況をサンプリングして記憶し指定された管理範囲を外れて作業をした場合にそれを判定する溶接施工管理器を備えた反復訓練部と、反復訓練の結果を表示し必要な指示を出力する結果表示器を具備するものが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、手溶接支援装置として、上記特許文献２においては、訓練者が知覚可能な情報はライトペンで模擬された溶接アークの形状のみであったものを、溶け込み深さや開先壁への融着確保等の溶融部形状等で判断する溶接施工上の技術習得ができるように、溶接対象を含む溶接環境、溶接施工作業中の溶接士の挙動に対するデータを計測し、これらの計測データから溶接施工中の溶接状態の特徴量を抽出し、手溶接状態の良否を判定して溶接士に認知可能に提示する構成が開示されている。ここでは、溶接士の挙動に関するデータとして、溶接士の保護手袋、保護マスクに付けられている動作センサによって、時系列の信号を得て、リアルタイムで溶接士の連続的な動作に関する情報を計測することが述べられている。
【０００６】
また、特許文献４には、作業習熟支援装置として、作業評価に応じて、作業内容の指示を、最初は、画像と文章と音声とで行い、次の段階では文章と音声で行い、最終段階では音声のみで行うことが開示されている。
【０００７】
特許文献５には、医療実習装置として、熟練した歯科医師ほどハンドピースと体の動きに無駄がないことに着目し、実習者の取り扱う器具の特定の位置を撮像し、その移動軌跡の大きさを表示することが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４０２６４号公報
【特許文献２】特開平４−９７３８３号公報
【特許文献３】特開２００１−７１１４０号公報
【特許文献４】特開２００１−１６６６８１号公報
【特許文献５】特開２０００−２９３０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来技術においてさまざまな作業訓練システムが提案されている。しかし、実際の製品加工では、作業手順要領に従った一連作業が行われ、例えば塗装作業の場合、塗装加工軌跡、塗装加工速度、塗装角度、塗料使用量、塗装距離、加工機の保持姿勢等の作業技能要素の要件が一連の作業の時系列に従って細かく規定される。従来技術の作業訓練システムの多くは、一連作業の一部の作業について訓練を行うものが多く、作業手順要領に従った一連作業の訓練を行うことが難しい。また、訓練作業の評価としては、指導員が作業の結果としての製品品質等を見て行うことが多い。このために、指導員の熟練度等によって評価がばらつくことがあり、作業手順要領に示される作業技能要素の評価要件と必ずしも適合していない。
【００１０】
本発明の目的は、作業手順要領に示される作業技能要素の評価要件に沿った作業訓練を可能とする作業訓練システムを提供することである。他の目的は、作業手順要領の内容を視覚的な指標で示して作業訓練を行うことができる作業訓練システムを提供することである。また、他の目的は、一連作業の作業実績を作業手順要領の時系列に従って評価して表示することを可能とする作業訓練システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る作業訓練システムは、製品加工における一連の作業技能要素について、作業手順要領の時系列に従った複数の測定用ポイントを配置し、作業軌跡を含む複数のマークで視覚的に表示した訓練用ワークと、訓練用ワークに対して加工を行う訓練用加工機と、訓練用加工機に取り付けられ、訓練用ワークに対する訓練作業内容を測定し、各作業技能要素に対応した作業実績情報を出力する複数の測定装置と、製品加工における各作業技能要素の評価要件をそれぞれ記憶する記憶装置と、各測定装置から出力される各作業技能要素に対する作業実績情報と、記憶装置に記憶される各作業技能要素に対する評価要件とに基いて訓練作業の評価判断を行い、その結果を出力するデータ処理装置と、データ処理装置の出力する訓練作業の評価判断を、作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示する表示装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、訓練用ワークは、作業手順要領に従った作業加工軌跡を視覚的に表示する複数の色別ラインと、色別ラインに設けられ、作業手順要領に従った加工方向を視覚的に示す作業開始点マークと、色別ラインに沿って設けられたピッチマークであって、作業手順要領に従った作業速度を視覚的に表示する複数のピッチマークと、を含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、複数の測定装置は、色別ラインに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工軌跡を測定し、作業技能要素である加工軌跡の作業実績情報として出力する軌跡測定器と、複数のピッチマークに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工速度を測定し、作業技能要素である加工速度の作業実績情報として出力する速度計測器と、訓練用ワークに対し光を照射し、加工点からの反射光量の検出に基いて訓練作業の加工角度を測定し、作業技能要素である加工角度の作業実績情報として出力する角度計測器と、を含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、訓練用ワークに対し測定用の光を照射する複数の測定装置は、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機に取り付けられ、データ処理装置は、訓練用ワーク上の複数の照射光点の相対的位置関係の検出に基いて訓練用加工機の作業者による保持姿勢を求め、作業技能要素である保持姿勢の作業実績情報として出力する保持姿勢算出手段を含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、複数の測定装置は、訓練用ワークと訓練用加工機との間の距離を測定し、作業技能要素である加工距離の作業実績情報として出力する距離測定器と、加工用流体の流量を測定し、作業技能要素である流体使用量の作業実績情報として出力する流量測定器と、を含むことが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、記憶装置は、各作業技能要素についての評価要件として評価目標範囲を記憶し、データ処理装置は、各作業技能要素について作業実績情報と評価目標範囲とを比較して訓練作業の評価判断を行い、表示装置は、各測定用ポイントごとに、作業実績情報と評価目標範囲とを表示することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成により、作業訓練システムは、製品加工における一連の作業技能要素について、作業手順要領の時系列に従った複数の測定用ポイントを配置して、作業軌跡を含む複数のマークで視覚的に表示した訓練用ワークを用いる。そして、訓練用ワークに対して加工を行う訓練用加工機には、訓練用ワークに対する訓練作業内容を測定し、各作業技能要素に対応した作業実績情報を出力する複数の測定装置が設けられる。この作業実績情報について、予め記憶装置に記憶される評価要件を用いて訓練作業の評価判断が行われ、その結果は、作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示される。
【００１８】
このように、作業手順要領の内容を視覚的に表示する訓練用ワークを用い、これを測定装置で作業実績情報として収集し作業手順要領と比較するので、作業手順要領に従って視覚的に作業訓練を行うことができ、また、一連作業の作業実績を作業手順要領の時系列に従って評価して表示できる。
【００１９】
また、作業訓練システムにおいて、訓練用ワークは、作業加工軌跡を色別ラインで示し、加工方向を作業開始点マークで示し、色別ラインに沿って設けられたピッチマークで作業速度を示すので、作業手順要領を訓練用ワーク上に視覚的に表示することができる。
【００２０】
また、作業訓練システムにおいて、測定装置として、色別ラインに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工軌跡を測定する軌跡測定器と、複数のピッチマークに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工速度を測定する速度計測器と、訓練用ワークに対し光を照射し、加工点からの反射光量の検出に基いて訓練作業の加工角度を測定する角度計測器とを含む。このように、作業手順要領に沿った訓練用ワーク上の視覚的マークと協働して訓練作業の内容を測定するので、作業手順要領に沿った作業実績情報を収集することが可能となる。
【００２１】
また、作業訓練システムにおいて、訓練用ワークに対し測定用の光を照射する複数の測定装置は、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機に取り付けられ、データ処理装置は、訓練用ワーク上の複数の照射光点の相対的位置関係の検出に基いて訓練用加工機の作業者による保持姿勢を求める。このように、複数の測定器の配置を工夫することで、保持姿勢の作業実績情報を収集することができる。
【００２２】
また、作業訓練システムにおいて、複数の測定装置は、訓練用ワークと訓練用加工機との間の距離を測定する距離測定器と、加工用流体の流量を測定する流量測定器とを含む。例えば、一連の塗装作業等のように、加工距離と流体使用量が作業技能要素の評価要件となるときに、作業手順要領に従った作業実績情報を収集することができる。
【００２３】
また、作業訓練システムにおいて、各作業技能要素について作業実績情報と、予め記憶されている評価目標範囲とを比較して訓練作業の評価判断を行い、各測定用ポイントごとに、作業実績情報と評価目標範囲とを表示する。一連作業の作業手順要領においては、例えば、ある測定用ポイントでは加工速度が評価の対象となり、他の測定用ポイントでは加工角度が評価の対象となることがあるように、測定ポイントごとに作業技能要素の訓練作業内容が異なる。上記構成によれば、一連作業において時系列的に作業技能要素の評価ができるので、作業手順要領に沿った作業訓練が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、作業訓練の対象として、塗装作業を説明するが、勿論塗装作業以外の製品加工作業であってもよい。また、以下では、作業技能要素として、加工軌跡、加工速度、加工角度、加工距離、流体使用量、保持姿勢を説明するが、これは例示であって、これ以外の作業技能要素について作業訓練を評価するものとしてもよい。
【００２５】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００２６】
図１は、塗装作業についての作業訓練システム１０の構成を説明する図である。作業訓練システム１０は、製品加工ラインとは独立に、製品加工における作業の訓練を行うためのもので、ここでは、特に作業手順要領に従った作業の訓練を行う機能を有する。作業訓練システム１０は、訓練用ワーク２０と、訓練機５０とを含み、訓練機５０は、測定装置６０を搭載した訓練用加工機５２と、訓練機本体８０とを含んで構成される。訓練機本体８０と訓練用加工機５２とは、塗料代替エアー供給パイプ５４と複数の信号線５６とで接続される。また、訓練機本体８０には、制御装置９０が備えられ、制御装置９０は、データ処理部９２、記憶部９８、表示部９６を含んで構成される。
【００２７】
図２は、訓練用ワーク２０の詳細図、図３は訓練用ワーク２０の一部拡大図、図４は訓練機５０の詳細図、図５は測定装置６０を搭載する訓練用加工機５２の様子を示す図、図６は訓練用加工機５２に搭載される複数の測定装置６０のそれぞれの配置関係を説明する図、図７は、保持姿勢の評価の様子を説明する図、図８は、作業訓練システム１０をブロック図で説明する図である。
【００２８】
訓練用ワーク２０は、実際に生産ラインで一連の塗装作業が実施されるワーク素材を用い、その表面に、その一連の塗装作業の作業手順要領の内容が複数のマークで視覚的に示されたものである。訓練用ワーク２０は、素材そのものは実際の生産ラインで流されるものであるが、実際の生産ラインでは複数のマークが付されていない。この複数のマークは、作業訓練を作業手順要領の時系列に従って容易に行うことができるように付された視覚的指標である。
【００２９】
訓練用ワーク２０を構成する素材２２は、塗装作業が行われる対象物である。例えば、車両用の金属板で、図２に示されるように、製品仕様に応じた３次元外形を有している。
【００３０】
訓練用ワーク２０に付される色別ライン２４は、塗装作業における加工精度に必要な加工軌跡を示すものである。色別ライン２４は、塗装を行う軌跡を示す線であるが、加工軌跡の要件、例えば、塗装色の区別、塗装幅の区別等に応じて、色別のラインとされる。図２の例では、３種類の色別ライン２５，２６，２７が示されている。例えば、色別ライン２５は黄色のラインが素材２２の上に付され、色別ライン２６は白色のラインが素材２２の上に付され、色別ライン２７は青色のラインが素材２２の上に付される。
【００３１】
このように、作業手順要領に従って、塗装作業における加工軌跡をラインマークで示すので、訓練を受ける作業者に対し、作業手順要領の内容を視覚的に示すことができる。訓練を受ける作業者は、このラインに沿って塗装訓練作業を行うことで、作業手順要領の内容に従った作業の習熟度を向上させることができる。また、加工軌跡に関する作業要件が異なる場合には、ラインの色によって区別が行われるので、例えば、同じ色のラインについては加工軌跡について同じ作業要件で塗装を行うべきであることが視覚的に示される。これを繰り返し行うことで、異なる作業要件を区別しながら、一連の塗装作業を行うことについての習熟度が向上する。
【００３２】
訓練用ワーク２０に付された作業開始点マーク２８は、作業手順要領に塗装方向が作業要件とされるときに、塗装作業の開始点に付される方向指示マークである。図２の例では、色別ラインの端部に三角形の専用マークが設けられる。この三角マークの先端方向に向かって塗装を行うことが示される。図２の例では、素材２２の右端部においては、塗装方向を往復させながら塗装を行うことが２種類の作業開始マーク２９，３０によって視覚的に示されている。
【００３３】
図３の拡大図に示されるピッチマーク３２は、訓練用ワーク２０の色別ライン２６に付され、作業手順要領に従った加工速度、すなわち塗装速度を視覚的に示すマークである。色別ライン２６で示される加工軌跡を形成するのに、速い塗装速度で塗装を行う場合と、遅い塗装速度で塗装を行う場合とを区別するには、隣接するピッチマーク３２の間隔距離を変更する。すなわち、速い塗装速度の場合は、速度に応じて隣接するピッチマーク３２の間隔距離を短くし、遅い塗装速度の場合は、速度に応じて隣接するピッチマーク３２の間隔距離を長くする。このように視覚的に作業要領手順に示される加工速度を視覚的に素材２２の上に示すことができる。
【００３４】
訓練用ワーク２０は、作業訓練を考えて、複数のブロックまたはゾーンに分けることが好ましい。これによって、１つのゾーンで作業訓練を行うことに比べ、作業訓練の習熟度をより速く向上させることが期待できる。図２の例では、色別ライン２４が不連続になっているところがゾーンの境界であり、この例では、少なくとも４つのゾーンに分けられている。そして、各ゾーンには、色別ライン２４を複数設けることが好ましい。これによって、作業訓練をきめ細かく行うことができる。また、各色別ライン２４には、複数の測定用ポイントを設けることが好ましい。測定用ポイントは、作業手順要領において評価要件が示される箇所には必ず設け、必要に応じ、さらに設置箇所を増やすことが好ましい。
【００３５】
図４に示される訓練機５０は、上記のように訓練機本体８０と、訓練用加工機５２を含んで構成され、訓練用ワーク２０を取り付けて、作業者が訓練用加工機５２を操作し手作業訓練を行うためのものである。
【００３６】
訓練機本体８０は、基台８２に移動用車輪８４が取り付けられ、訓練用ワーク２０を取り付けるための取付部８６を備え、また、訓練用加工機５２との間を接続する塗料代替エアー供給パイプ５４及び複数の信号線５６を案内するフレーム８８を含んで構成される。また、訓練機本体８０には、制御装置９０が設けられる。
【００３７】
制御装置９０は、データ処理部９２と、表示部９６と、記憶部９８とを含んで構成される。記憶部９８には、作業手順要領に従った要素対応の基本要件等が記憶される。データ処理部９２は、訓練用加工機５２に搭載される複数の測定装置６０からの作業実績情報を収集し、記憶部９８の記憶内容と比較して、訓練作業の評価判断を行う機能を有する。表示部９６は、訓練作業の評価判断を時系列等に従って表示し、訓練を受ける作業者にリアルタイムで表示する機能を有する。制御装置９０の詳細な内容については、図８を用いて後述する。
【００３８】
訓練用加工機５２は、訓練用ワーク２０に対して加工を行うもので、ここでは訓練用塗装のために塗料代替エアー吹付を行うための塗装ガンである。図５には、訓練用加工機５２を用いて、訓練用ワーク２０の上に視覚的に示された色別ライン２４を作業の指標とし、加工点１４に塗料代替エアーを吹き付けている様子が示されている。
【００３９】
訓練用加工機５２に関連して搭載される複数の測定装置６０としては、図６にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで示されるように、５つの測定器が用いられる。
【００４０】
図６にＡとして示される速度測定器６２は、図３で説明した複数のピッチマーク３２に対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工速度Ｖを測定し、作業技能要素である加工速度Ｖの作業実績情報として出力する機能を有する拡散反射型測定器である。具体的には、ピッチマーク３２を照射光が通過し、その反射光を検出して生成されるパルス信号の間隔時間ｔを計測し、ピッチマーク３２の設置間隔ｐをｔで除したｐ／ｔから
訓練用加工機５２の色別ライン２４に沿った加工速度Ｖを求めることができる。
【００４１】
図６にＢとして示される距離測定器６４は、訓練用ワーク２０と訓練用加工機５２との間の距離を測定し、作業技能要素である加工距離Ｓの作業実績情報として出力する機能を有する距離センサである。具体的には、適当な距離センサを用い、そのアナログ出力を処理し、センサ使用領域とゲイン調整に基いて、訓練用ワーク２０と訓練用加工機５２との間の距離を簡易的に測定するものとできる。
【００４２】
図６にＣとして示される流量測定器６６は、加工用流体である塗料代替エアーの流量を測定し、作業技能要素である流体使用量Ｑ、すなわち塗料代替エアーの使用量の作業実績情報として出力する機能を有するフローセンサである。具体的には、訓練用加工機５２の塗装ガンのブローエアー及び塗料代替エアーの径路にフローセンサを設け、そのアナログ出力を処理し、センサ使用領域とゲイン調整に基いて、流体使用量に対応する流量を簡易的に測定するものとできる。
【００４３】
図６にＤとして示される軌跡測定器６８は、図２で説明した色別ライン２４に対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工軌跡を測定し、作業技能要素である加工軌跡Ｔの作業実績情報として出力する機能を有する回帰反射型測定器である。具体的には、訓練用ワーク２０に貼り付けた色別ライン２４である軌跡テープ色と素材２２の素材色との間の色差を回帰反射型測定器で計測し、訓練用加工機５２の送り動作の軌跡を簡易的に測定するものとできる。なお、図６では作業者による訓練用加工機５２の送りが白抜き矢印で示されている。
【００４４】
図６にＥとして示される角度測定器７０は、訓練用ワーク２０に対し光を照射し、加工点１４からの反射光量の検出に基いて訓練作業の加工角度を測定し、作業技能要素である加工角度θの作業実績情報として出力する機能を有する光電センサである。具体的には、訓練用ワーク２０の加工点１４に向けて放射される光電センサの反射光量を検出し、角度変化における光量低下から、訓練用ワーク２０に対する訓練用加工機５２の加工方向の傾斜角度を簡易的に測定するものとできる。
【００４５】
なお、図１、図４には、これらの測定器からの作業実績情報として、加工速度がＶ、加工距離がＳ、流体使用量がＱ、加工軌跡がＴ、加工角度がθとしてそれぞれ表示される様子が示されている。
【００４６】
上記のように、複数の測定装置６０のうち、速度測定器６２、軌跡測定器６８、角度測定器７０は、それぞれ訓練用ワーク２０に対し、光を照射する。図６に示されるように、これらの測定器について、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機に取り付けることで、訓練用ワーク２０上に複数の照射光点が設けられることになるが、この複数の照射光点の相対的位置関係を検出することで、訓練用加工機５２の作業者による保持姿勢を求めることができる。
【００４７】
すなわち、訓練用加工機５２に相互に傾斜して複数の光照射器を取り付けると、これらから照射された光の訓練用ワーク２０上の照射光点の位置は、訓練用加工機５２の姿勢の変化によって、それぞれ異なる大きさで移動する。例えば、作業手順要領に従った訓練用加工機５２の標準保持姿勢のときに、訓練用ワーク２０の上にいずれの照射光点も加工点１４のところに集まるように設定すると、この標準保持姿勢からずれた保持姿勢のときに、訓練用ワーク２０の上の複数の照射光点の位置は、加工点１４の近傍ではあるが、ばらついた位置関係となる。
【００４８】
その様子を図７（ａ），（ｂ）に示す。これらの図は、３つの測定器からの照射光点について、訓練用加工機５２の保持姿勢の変化によって色別ライン２４の上における位置がどのように変化するかを模式的に示す図である。図７（ａ）は、作業手順要領に指示される標準保持姿勢のときの様子を示し、図７（ｂ）は標準保持姿勢からずれた保持姿勢のときの様子を示す図である。
【００４９】
図７（ａ）では、３つの照射光点はいずれも色別ライン２４の幅方向のほぼ中央の位置に集まっており、加工点１４もほぼ正円形である。これに対し、標準保持姿勢からずれた保持姿勢のときは、図７（ｂ）に示されるように、３つの照射光点の位置は色別ライン２４の幅方向の中央の位置からずれており、加工点１４も広がりを持った楕円形となっている。
【００５０】
このように、訓練用ワーク２０に対し測定用の光を照射する複数の測定器を、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機５２に取り付けることで、訓練用ワーク２０上の複数の照射光点の相対的位置関係の検出に基いて訓練用加工機５２の作業者による保持姿勢を求め、作業技能要素である保持姿勢の作業実績情報として出力することができる。
【００５１】
図８は、作業訓練システム１０の上記の各要素の関係をブロック図で示したものである。ブロック図においては、作業訓練システム１０は、訓練用ワーク２０と、測定装置６０が搭載される訓練用加工機５２と、制御装置９０とで示すことができる。
【００５２】
制御装置９０は、ＣＰＵであるデータ処理部９２と、入力ボタンあるいはキーボード等の入力部９４と、ディスプレイ等の表示部９６と、プログラム等を格納する記憶装置である記憶部９８と、測定装置６０を構成する複数の測定器との間のインタフェイス回路である加工速度Ｉ／Ｆ１０２、加工距離Ｉ／Ｆ１０４、流体使用量Ｉ／Ｆ１０６、加工軌跡Ｉ／Ｆ１０８、加工角度Ｉ／Ｆ１１０、保持姿勢Ｉ／Ｆ１１２とを含んで構成される。かかる制御装置９０は、適当なコンピュータで構成することができる。
【００５３】
記憶部９８は、上記のようにプログラム等を記憶する他に、ここでは特に、作業手順要領の内容である要素対応基本要件１００を記憶する機能を有する。
【００５４】
要素対応基本要件とは、作業技能要素に対応する評価要件のことで、具体的には、上記の例で、加工速度Ｖ、加工距離Ｓ、流体使用量Ｑ、加工軌跡Ｔ、加工角度θ、保持姿勢のそれぞれを作業技能要素として、これらの作業手順要領における合格範囲の要件を示す。例えば、ある加工点１４における加工速度Ｖについて、その合格範囲の上限が１０ｃｍ／ｓで、下限が５ｃｍ／ｓであるとすると、その加工点１４における要素対応要件は、加工速度Ｖについて、上限が１０ｃｍ／ｓ、下限が５ｃｍ／ｓである。このように、要素対応基本要件は、製品加工における一連の作業における各加工点１４の位置と、各作業技能要素とに対応付けて与えられる。
【００５５】
制御装置９０のデータ処理部９２は、作業手順要領の内容を入力部９４から取得して記憶部９８に登録する作業手順要領登録モジュール１１４と、複数の測定装置６０から訓練作業における作業実績情報を取得する作業実績情報取得モジュール１１６と、取得された作業実績情報と記憶部９８に記憶されている要素対応基本要件である評価用件とに基いて訓練作業の内容を評価判断する評価判断モジュール１１８と、評価判断の結果を表示部９６に作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示させる表示処理モジュール１２０を含んで構成される。
【００５６】
これらの各機能は、ソフトウェアで実現でき、具体的には、対応する作業訓練データ処理プログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアによって実現するものとしてもよい。
【００５７】
上記構成の作用等について、図９から図１３を用いて説明する。図９は、作業訓練システム１０におけるデータの大まかな流れを説明する図であり、図１０は、データの詳細な流れを説明する図である。図１１は、作業訓練システム１０を用いて作業訓練を行うときの手順を説明するフローチャートである。図１２と図１３は、表示部９６に表示される訓練作業の評価判断の表示の例を示す図である。
【００５８】
図９に示されるデータの大まかな流れは以下の通りである。すなわち、予め訓練用に複数のマークが付された訓練用ワーク２０は、訓練用加工機５２によって模擬的に加工訓練作業が行われるが、その訓練作業内容は、訓練用加工機５２に搭載される複数の測定装置６０によって測定される。その測定されたデータは、作業実績情報として、制御装置９０のデータ処理部９２に伝送される。データ処理部９２には、予め作業手順要領１２の内容である評価要件が取得されているので、作業実績情報と評価要件とに基いて、訓練作業の評価判断が行われ、その結果が表示部９６に表示される。
【００５９】
図１０は、図９のデータの流れをさらに詳細に示す図である。すなわち、測定装置６０においては、作業実績情報として、加工速度に関する速度情報信号、加工距離に関する距離情報信号、流体使用量に関する流量情報信号、加工軌跡に関する軌跡情報信号、加工角度に関する角度情報信号がそれぞれ出力されて、制御装置９０のデータ処理部９２に伝送される。そして必要に応じ数値データ化処理が行われ、訓練結果の作業実績の蓄積が時系列的に行われる。
【００６０】
一方で、作業手順要領１２として、作業実績情報の各要素に対応して、速度基本要件、距離基本要件、流量基本要件、軌跡基本要件、角度基本要件が準備され、さらに作業時間、流体使用量等も準備される。基本要件とは、作業技能要素の評価要件で、例えば合格範囲のことである。作業手順要領１２は、作業訓練とは別に、生産ラインにおける製品加工の一連の作業内容について準備されるものである。
【００６１】
準備された作業手順要領１２は、入力部９４を介して、訓練結果の評価要件として記憶部９８に登録記憶される。そして、先ほどの測定装置６０からの作業実績情報と比較される。その比較の結果は、要件毎の良否判定、作業ゾーン毎の良否判定、製品品質の仮想判定、技能習熟度のランク評価等として、表示部９６に表示される。表示された結果は、訓練結果の作業実績の一部として記憶部９８に記憶される。
【００６２】
図１１は、作業訓練システム１０を用いて作業訓練を行うときの手順を示すフローチャートである。作業訓練は、２段階に分けて行うのが好ましい。第１段階は、加工部位を限定した基礎技能訓練であり、第２段階は、製品加工の一連の作業を訓練用ワーク２０と訓練機５０を用いて総合的に行う要素作業訓練である。
【００６３】
基礎技能訓練は、作業訓練を行おうとする製品加工について、初めて、あるいはあまり習熟していない作業者に対して行うもので、限定された加工部位について加工の基礎的技能を訓練するためのものである。ここでは、最初に適当な訓練準備作業を行う（Ｓ１０）。そして、加工機の取扱に関する基本訓練を行い（Ｓ１２）、その後に、要素単位・加工部位限定訓練を行う（Ｓ１４）。要素単位とは、製品加工に一連の作業があるとして、作業技能要素を限定することである。例えば、作業技能要素として、加工速度に限定し、あるいは、加工距離に限定して作業訓練を行うものとできる。加工部位限定とは、訓練用ワーク２０において、全部の領域に渡って作業訓練をするのではなく、一部の領域に限定して作業訓練を行うことである。例えば、訓練用ワーク２０において、複数のブロックまたはゾーンに区分するときは、その１つのゾーンに限定して作業訓練を行うものとできる。あるいは、１つの色別ライン２４に限定して作業訓練を行うものとしてもよい。
【００６４】
このように、基礎技能訓練は、作業技能要素と加工部位とを限定して作業訓練を行うもので、例えば、同じ訓練作業を反復繰り返す作業訓練とすることができる。そして、作業訓練の結果は、目標技能レベルと比較され、合格か不合格かが判定される（Ｓ１６）。不合格の場合は、Ｓ１２に戻り、訓練作業を反復する。合格の場合には、一連作業に係る要素作業訓練に移行する。勿論、必要があれば、他の作業技能要素と加工部位についての基礎技能訓練が行うものとしてもよい。
【００６５】
具体的には、訓練機５０を用いて、訓練用ワーク２０の限定された加工部位について、作業技能要素を限定して作業訓練としての加工作業を反復して行い、その結果を測定装置６０によって検出し、作業手順要領の基本要件、すなわち評価要件と比較する。例えば、作業技能要素を加工速度に限定するときは、測定装置６０としては速度測定器６２の検出結果と、その合格範囲とを比較して合格か不合格かを判断するものとできる。
【００６６】
図１２はその様子を示す図である。図２の横軸は時間、すなわち作業訓練の反復回数等を示し、縦軸は要件値、すなわち、上記の例では加工速度の値である。図１２では、その基礎技能訓練で行われる加工部位についての加工速度の基本要件として、標準加工速度１３０、上限加工速度と下限加工速度で示される合格範囲１３２と、準合格範囲１３４とが示されている。準合格範囲１３４は、例えば、作業訓練の段階に応じて設けることができる暫定的な合格範囲である。
【００６７】
そして、訓練作業の実績として、速度測定器６２による加工速度の実績値１５０が示されている。ここでは、作業訓練の初期では、準合格範囲１３４をはみ出す実績値であったものが、次第に合格範囲１３２に入り、標準加工速度１３０に近づいてゆく様子が示されている。このように、基礎技能訓練は、同じ作業技能要素について、同じ加工部位についての作業訓練を反復して行うものである。
【００６８】
再び図１１に戻り、要素作業訓練を行うには、最初に適当な訓練作業準備を行い（Ｓ２０）、作業手順要領を策定する（Ｓ２２）。すでに生産ラインで同様の製品加工が行われている場合には、その作業手順要領を用いるものとできる。新しい製品加工を考えて、生産ラインを構築するとともに、あるいは生産ラインの構築の前に訓練作業を行う必要があるときには、その新しい製品加工に適合する作業手順要領が策定される。
【００６９】
そして、策定された作業手順要領が訓練用ワーク２０に落とし込まれる（Ｓ２４）。落とし込みとは、訓練用ワーク２０の上に、作業手順要領の内容が複数のマークによって視覚的に表示されることである。図２で説明したように、作業手順要領において、作業技能要素が加工軌跡の場合には、色別ライン２４が、作業技能要素が加工速度の場合には、ピッチマーク３２が、訓練用ワーク２０の上に付加される。作業技能要素が加工距離、加工角度等である場合には、その作業技能要素の評価要件が規定される加工部位のところに、加工距離測定のための測定ポイント、加工角度測定のための測定ポイントがそれぞれ訓練用ワーク２０の上に付加される。このように、訓練用ワーク２０には、作業手順要領に示される基本要件、すなわち評価要件の測定ポイント、マークが時系列に従って順次付加される。
【００７０】
次に、訓練用加工機５２に対する作業手順要領の登録が行われる（Ｓ２６）。この手順は、制御装置９０のデータ処理部９２における作業手順要領登録モジュール１１４の機能によって実行される。具体的には、入力部９４から、作業手順要領の時系列の評価要件が入力されて取得され、記憶部９８において要素対応基本要件１００として記憶される。
【００７１】
このようにして、作業訓練システム１０における訓練用ワーク２０と訓練用加工機５２とに対する準備が完了すると、訓練機５０に訓練用ワーク２０が取り付けられ、実際の作業訓練が行われる。ここでは、基礎技能訓練のＳ１６において合格とされた作業者によって、作業訓練システムを使用した模擬作業訓練が実施される（Ｓ２８）。模擬作業訓練とは、実際の生産ラインにおける素材と異なって視覚的マークが付された訓練用ワーク２０を用い、訓練用加工機５２には測定装置６０が搭載され、塗料に代わって塗料代替エアーを用いる等の点で実際の製品加工の作業とは異なるからである。
【００７２】
この作業訓練において、平行して作業実績データの記録が行われる（Ｓ３０）。この手順は、制御装置９０のデータ処理部９２における作業実績情報取得モジュール１１６の機能によって実行される。具体的には、訓練用加工機５２に搭載される測定装置６０を介して作業実績情報が取得され、一旦、記憶部９８に記録される。
【００７３】
そして、訓練作業の評価・判定が行われる（Ｓ３２）。この手順は、制御装置９０のデータ処理部９２における評価判断モジュール１１８の機能によって実行される。具体的には、記憶部９８に記憶されている要素対応基本要件１００と、先ほどの作業実績情報とが読み出され、比較される。要素対応基本要件１００は、評価要件であり、例えば合格範囲であるので、作業実績情報の値がこの合格範囲に入っているか否かで、評価・判断を行うことができる。
【００７４】
これによって目標技能レベルとの比較を行い、目標技能レベルに達していないときは、不合格としてＳ２８に戻り、作業訓練を繰り返す。目標技能レベルに達しているときは合格として作業訓練の終了（Ｓ３６）とすることができる。
【００７５】
Ｓ３２の評価・判定において、その結果を訓練作業者に知らせて、作業訓練のフィードバックを行うことができる。具体的には、Ｓ３２の結果を表示部９６に表示する。この手順は、制御装置９０のデータ処理部９２における表示処理モジュール１２０の機能によって実行される。
【００７６】
ここでは、作業訓練が訓練用ワーク２０の上の一連の測定用ポイントを用いて測定装置６０がその測定用ポイントを通過するごとに評価・判定が行われる。各測定用ポイントにおける合格範囲は必ずしも同じではない。例えば、作業技能要素が加工速度として、時系列に複数の測定用ポイントが設けられるとして、ある測定用ポイントでは加工速度の合格範囲が高速側であって、他の測定用ポイントでは加工速度の合格範囲が低速側であることがあり得る。
【００７７】
また、場合によっては、各測定用ポイントは、必ずしも同じ作業技能要素についてではないことがある。例えば、時系列で並べると、加工速度を評価する測定用ポイントの次は加工距離を評価する測定用ポイントとなり、場合によってはその次の測定用ポイントは加工角度のためのものであることがあり得る。
【００７８】
図１３はその様子を示す図である。ここでは、横軸は一連の作業における測定用ポイントを時系列にならべてあり、縦軸には、要件値が取られる。図１３では、同じ作業技能要素についての測定用ポイントが時系列で続いているが、その合格範囲が時系列的に変動する場合が示されている。ここで、作業技能要素を加工速度とすると、作業実績情報である実績加工速度１５１が各測定用ポイントごとに時系列で示されている。そして、ここでは、その標準加工速度１４０が各測定用ポイントで異なり、それに従って、下限加工速度１４２、上限加工速度１４３も各測定用ポイントで異なっている。
【００７９】
このように、製品加工における一連の作業においては、時系列に並べた測定用ポイントにおける合格範囲が変化することが生じるので、このことを作業訓練する作業者に示し、作業内容をこれに追従させる必要がある。図１３の例では、測定用ポイントの最初の方では評価要件である合格範囲をはみ出す作業実績情報であったが、測定用ポイントの後半の方では、評価要件によく追従する作業内容となっていることが示される。
【００８０】
評価・判定としては、図１３に説明したように、時系列で評価要件が変化する場合に、測定用ポイントを通過するごとに作業実績情報と評価要件とを対比して評価する他に、訓練作業の内容に応じて様々な方法をとることができる。
【００８１】
例えば、訓練用ワーク２０を複数のブロックまたはゾーンに区分するときは、ゾーンごとに評価・判定を行うものとできる。また、ゾーンの中に複数のラインを設けるときはラインごとに評価・判定を行うものとできる。
【００８２】
また、作業技能要素が異なる測定用ポイントが時系列に並ぶときは、異なる作業技能要素の作業実績情報とその評価要件である合格範囲を時系列の順に評価・判定し、これを表示するものとできる。その場合には、作業実績情報と評価要件を規格化した値で示すことが好ましい。これに代わって、そのようなときでも、同じ作業技能要素を時系列に抜き出して配列し、評価・判定し、表示するものとしてもよい。例えば、時系列的に、加工速度、加工距離、加工角度、加工速度、加工速度、加工距離、加工角度、加工速度・・のように測定用ポイントの対象となる作業技能要素が変化するとき、これらを規格化して１つの時系列要件値として並べて表示してもよい。あるいは、このような場合でも、加工速度を抜き出し、これを時系列に並べて表示してもよい。加工距離、加工角度についてもこれらを別々に抜き出し、それぞれ時系列に並べてもよい。
【００８３】
また、評価要件を作業手順要領の基本要件とする代わりに、熟練者の実測データとしてもよい。あるいは、作業訓練の習熟度に応じた合格範囲を設定するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る実施の形態の作業訓練システムの構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における訓練用ワークの詳細図である。
【図３】本発明に係る実施の形態における訓練用ワークの一部拡大図である。
【図４】本発明に係る実施の形態における訓練機の詳細図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、測定装置を搭載する訓練用加工機の様子を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、訓練用加工機に搭載される複数の測定装置のそれぞれの配置関係を説明する図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、保持姿勢の評価の様子を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、作業訓練システムをブロック図で説明する図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、作業訓練システムにおけるデータの大まかな流れを説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、作業訓練システムにおけるデータの詳細な流れを説明する図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態において、作業訓練システムを用いて作業訓練を行うときの手順を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明に係る実施の形態において、表示部に表示される訓練作業の評価判断の表示の一例を示す図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態において、表示部に表示される訓練作業の評価判断の表示の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 作業訓練システム、１２ 作業手順要領、１４ 加工点、２０ 訓練用ワーク、２２ 素材、２４，２５，２６，２７ 色別ライン、２８，２９，３０ 作業開始点マーク、３２ ピッチマーク、５０ 訓練機、５２ 訓練用加工機、５４ 塗料代替エアー供給パイプ、５６ 信号線、６０ 測定装置、６２ 速度測定器、６４ 距離測定器、６６ 流量測定器、６８ 軌跡測定器、７０ 角度測定器、８０ 訓練機本体、８２ 基台、８４ 移動用車輪、８６ 取付部、８８ フレーム、９０ 制御装置、９２ データ処理部、９４ 入力部、９６ 表示部、９８ 記憶部、１００ 要素対応基本要件、１０２ 加工速度Ｉ／Ｆ、１０４ 加工距離Ｉ／Ｆ、１０６ 流体使用量Ｉ／Ｆ、１０８ 加工軌跡Ｉ／Ｆ、１１０ 加工角度Ｉ／Ｆ、１１２ 保持姿勢Ｉ／Ｆ、１１４ 作業手順要領登録モジュール、１１６ 作業実績情報取得モジュール、１１８ 評価判断モジュール、１２０ 表示処理モジュール、１３０，１４０ 標準加工速度、１３２ 合格範囲、１３４ 準合格範囲、１４２ 下限加工速度、１４３ 上限加工速度、１５０ 実績値、１５１ 実績加工速度。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業訓練システムに係り、製品加工における作業の訓練を行うための作業訓練システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品加工の現場では、新しい作業者に作業内容を教えるために、例えば、生産ラインが稼動していない期間に実際の加工機を用いて実際の作業を行わせることが行われる。この方法では、多くの作業者に作業訓練を行うことが難しい。そこで、生産ラインとは別個に作業訓練機を設け、模擬的な作業を行うことで作業内容の習熟等を図ることが行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、現場熟練作業者の作業技能的ノウハウを体感する体感型訓練システムとして、作業現場に現場データ収集用計算機、作業現場の映像を取得する画像取得手段、熟練作業者の作業感覚を取得する作業感覚取得手段、熟練者に対する作業対象手段、作業対象手段の物理量を測定する物理量測定手段を備えてこれらにより熟練者のデータを取得・測定し、訓練室に備えられる訓練用シミュレータ用計算機、作業現場映像が映し出される訓練者用端末表示手段、訓練者に作業感覚を印加する作業感覚印加手段、訓練者に対する技能取得対象手段、物理量を発生する物理量発生手段を用いて、作用現場映像、熟練作業者の作業感覚、物理量発生を再現する構成が開示される。これによって、訓練者が、熟練作業者チームへ仮想的に参画し、さらに仮想空間で熟練者作業チームの一員となるべく訓練できる、と述べられている。ここでは、物理量発生として、ボルト締め付け作業についてトルク計測結果が述べられている。
【０００４】
また、特許文献２には、溶接技量の教育訓練装置として、ライトペンを溶接アークの発生源とし、受光面の光量変化を溶接技能者の技能と推定してシミュレーション訓練を行う実技訓練部と、実技における反復訓練の状況をサンプリングして記憶し指定された管理範囲を外れて作業をした場合にそれを判定する溶接施工管理器を備えた反復訓練部と、反復訓練の結果を表示し必要な指示を出力する結果表示器を具備するものが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、手溶接支援装置として、上記特許文献２においては、訓練者が知覚可能な情報はライトペンで模擬された溶接アークの形状のみであったものを、溶け込み深さや開先壁への融着確保等の溶融部形状等で判断する溶接施工上の技術習得ができるように、溶接対象を含む溶接環境、溶接施工作業中の溶接士の挙動に対するデータを計測し、これらの計測データから溶接施工中の溶接状態の特徴量を抽出し、手溶接状態の良否を判定して溶接士に認知可能に提示する構成が開示されている。ここでは、溶接士の挙動に関するデータとして、溶接士の保護手袋、保護マスクに付けられている動作センサによって、時系列の信号を得て、リアルタイムで溶接士の連続的な動作に関する情報を計測することが述べられている。
【０００６】
また、特許文献４には、作業習熟支援装置として、作業評価に応じて、作業内容の指示を、最初は、画像と文章と音声とで行い、次の段階では文章と音声で行い、最終段階では音声のみで行うことが開示されている。
【０００７】
特許文献５には、医療実習装置として、熟練した歯科医師ほどハンドピースと体の動きに無駄がないことに着目し、実習者の取り扱う器具の特定の位置を撮像し、その移動軌跡の大きさを表示することが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４０２６４号公報
【特許文献２】特開平４−９７３８３号公報
【特許文献３】特開２００１−７１１４０号公報
【特許文献４】特開２００１−１６６６８１号公報
【特許文献５】特開２０００−２９３０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来技術においてさまざまな作業訓練システムが提案されている。しかし、実際の製品加工では、作業手順要領に従った一連作業が行われ、例えば塗装作業の場合、塗装加工軌跡、塗装加工速度、塗装角度、塗料使用量、塗装距離、加工機の保持姿勢等の作業技能要素の要件が一連の作業の時系列に従って細かく規定される。従来技術の作業訓練システムの多くは、一連作業の一部の作業について訓練を行うものが多く、作業手順要領に従った一連作業の訓練を行うことが難しい。また、訓練作業の評価としては、指導員が作業の結果としての製品品質等を見て行うことが多い。このために、指導員の熟練度等によって評価がばらつくことがあり、作業手順要領に示される作業技能要素の評価要件と必ずしも適合していない。
【００１０】
本発明の目的は、作業手順要領に示される作業技能要素の評価要件に沿った作業訓練を可能とする作業訓練システムを提供することである。他の目的は、作業手順要領の内容を視覚的な指標で示して作業訓練を行うことができる作業訓練システムを提供することである。また、他の目的は、一連作業の作業実績を作業手順要領の時系列に従って評価して表示することを可能とする作業訓練システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る作業訓練システムは、製品加工における一連の作業技能要素について、作業手順要領の時系列に従った複数の測定用ポイントを配置し、作業軌跡を含む複数のマークで視覚的に表示した訓練用ワークと、訓練用ワークに対して加工を行う訓練用加工機と、訓練用加工機に取り付けられ、訓練用ワークに対する訓練作業内容を測定し、各作業技能要素に対応した作業実績情報を出力する複数の測定装置と、製品加工における各作業技能要素の評価要件をそれぞれ記憶する記憶装置と、各測定装置から出力される各作業技能要素に対する作業実績情報と、記憶装置に記憶される各作業技能要素に対する評価要件とに基いて訓練作業の評価判断を行い、その結果を出力するデータ処理装置と、データ処理装置の出力する訓練作業の評価判断を、作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示する表示装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、訓練用ワークは、作業手順要領に従った作業加工軌跡を視覚的に表示する複数の色別ラインと、色別ラインに設けられ、作業手順要領に従った加工方向を視覚的に示す作業開始点マークと、色別ラインに沿って設けられたピッチマークであって、作業手順要領に従った作業速度を視覚的に表示する複数のピッチマークと、を含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、複数の測定装置は、色別ラインに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工軌跡を測定し、作業技能要素である加工軌跡の作業実績情報として出力する軌跡測定器と、複数のピッチマークに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工速度を測定し、作業技能要素である加工速度の作業実績情報として出力する速度計測器と、訓練用ワークに対し光を照射し、加工点からの反射光量の検出に基いて訓練作業の加工角度を測定し、作業技能要素である加工角度の作業実績情報として出力する角度計測器と、を含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、訓練用ワークに対し測定用の光を照射する複数の測定装置は、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機に取り付けられ、データ処理装置は、訓練用ワーク上の複数の照射光点の相対的位置関係の検出に基いて訓練用加工機の作業者による保持姿勢を求め、作業技能要素である保持姿勢の作業実績情報として出力する保持姿勢算出手段を含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、複数の測定装置は、訓練用ワークと訓練用加工機との間の距離を測定し、作業技能要素である加工距離の作業実績情報として出力する距離測定器と、加工用流体の流量を測定し、作業技能要素である流体使用量の作業実績情報として出力する流量測定器と、を含むことが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る作業訓練システムにおいて、記憶装置は、各作業技能要素についての評価要件として評価目標範囲を記憶し、データ処理装置は、各作業技能要素について作業実績情報と評価目標範囲とを比較して訓練作業の評価判断を行い、表示装置は、各測定用ポイントごとに、作業実績情報と評価目標範囲とを表示することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成により、作業訓練システムは、製品加工における一連の作業技能要素について、作業手順要領の時系列に従った複数の測定用ポイントを配置して、作業軌跡を含む複数のマークで視覚的に表示した訓練用ワークを用いる。そして、訓練用ワークに対して加工を行う訓練用加工機には、訓練用ワークに対する訓練作業内容を測定し、各作業技能要素に対応した作業実績情報を出力する複数の測定装置が設けられる。この作業実績情報について、予め記憶装置に記憶される評価要件を用いて訓練作業の評価判断が行われ、その結果は、作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示される。
【００１８】
このように、作業手順要領の内容を視覚的に表示する訓練用ワークを用い、これを測定装置で作業実績情報として収集し作業手順要領と比較するので、作業手順要領に従って視覚的に作業訓練を行うことができ、また、一連作業の作業実績を作業手順要領の時系列に従って評価して表示できる。
【００１９】
また、作業訓練システムにおいて、訓練用ワークは、作業加工軌跡を色別ラインで示し、加工方向を作業開始点マークで示し、色別ラインに沿って設けられたピッチマークで作業速度を示すので、作業手順要領を訓練用ワーク上に視覚的に表示することができる。
【００２０】
また、作業訓練システムにおいて、測定装置として、色別ラインに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工軌跡を測定する軌跡測定器と、複数のピッチマークに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工速度を測定する速度計測器と、訓練用ワークに対し光を照射し、加工点からの反射光量の検出に基いて訓練作業の加工角度を測定する角度計測器とを含む。このように、作業手順要領に沿った訓練用ワーク上の視覚的マークと協働して訓練作業の内容を測定するので、作業手順要領に沿った作業実績情報を収集することが可能となる。
【００２１】
また、作業訓練システムにおいて、訓練用ワークに対し測定用の光を照射する複数の測定装置は、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機に取り付けられ、データ処理装置は、訓練用ワーク上の複数の照射光点の相対的位置関係の検出に基いて訓練用加工機の作業者による保持姿勢を求める。このように、複数の測定器の配置を工夫することで、保持姿勢の作業実績情報を収集することができる。
【００２２】
また、作業訓練システムにおいて、複数の測定装置は、訓練用ワークと訓練用加工機との間の距離を測定する距離測定器と、加工用流体の流量を測定する流量測定器とを含む。例えば、一連の塗装作業等のように、加工距離と流体使用量が作業技能要素の評価要件となるときに、作業手順要領に従った作業実績情報を収集することができる。
【００２３】
また、作業訓練システムにおいて、各作業技能要素について作業実績情報と、予め記憶されている評価目標範囲とを比較して訓練作業の評価判断を行い、各測定用ポイントごとに、作業実績情報と評価目標範囲とを表示する。一連作業の作業手順要領においては、例えば、ある測定用ポイントでは加工速度が評価の対象となり、他の測定用ポイントでは加工角度が評価の対象となることがあるように、測定ポイントごとに作業技能要素の訓練作業内容が異なる。上記構成によれば、一連作業において時系列的に作業技能要素の評価ができるので、作業手順要領に沿った作業訓練が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、作業訓練の対象として、塗装作業を説明するが、勿論塗装作業以外の製品加工作業であってもよい。また、以下では、作業技能要素として、加工軌跡、加工速度、加工角度、加工距離、流体使用量、保持姿勢を説明するが、これは例示であって、これ以外の作業技能要素について作業訓練を評価するものとしてもよい。
【００２５】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００２６】
図１は、塗装作業についての作業訓練システム１０の構成を説明する図である。作業訓練システム１０は、製品加工ラインとは独立に、製品加工における作業の訓練を行うためのもので、ここでは、特に作業手順要領に従った作業の訓練を行う機能を有する。作業訓練システム１０は、訓練用ワーク２０と、訓練機５０とを含み、訓練機５０は、測定装置６０を搭載した訓練用加工機５２と、訓練機本体８０とを含んで構成される。訓練機本体８０と訓練用加工機５２とは、塗料代替エアー供給パイプ５４と複数の信号線５６とで接続される。また、訓練機本体８０には、制御装置９０が備えられ、制御装置９０は、データ処理部９２、記憶部９８、表示部９６を含んで構成される。
【００２７】
図２は、訓練用ワーク２０の詳細図、図３は訓練用ワーク２０の一部拡大図、図４は訓練機５０の詳細図、図５は測定装置６０を搭載する訓練用加工機５２の様子を示す図、図６は訓練用加工機５２に搭載される複数の測定装置６０のそれぞれの配置関係を説明する図、図７は、保持姿勢の評価の様子を説明する図、図８は、作業訓練システム１０をブロック図で説明する図である。
【００２８】
訓練用ワーク２０は、実際に生産ラインで一連の塗装作業が実施されるワーク素材を用い、その表面に、その一連の塗装作業の作業手順要領の内容が複数のマークで視覚的に示されたものである。訓練用ワーク２０は、素材そのものは実際の生産ラインで流されるものであるが、実際の生産ラインでは複数のマークが付されていない。この複数のマークは、作業訓練を作業手順要領の時系列に従って容易に行うことができるように付された視覚的指標である。
【００２９】
訓練用ワーク２０を構成する素材２２は、塗装作業が行われる対象物である。例えば、車両用の金属板で、図２に示されるように、製品仕様に応じた３次元外形を有している。
【００３０】
訓練用ワーク２０に付される色別ライン２４は、塗装作業における加工精度に必要な加工軌跡を示すものである。色別ライン２４は、塗装を行う軌跡を示す線であるが、加工軌跡の要件、例えば、塗装色の区別、塗装幅の区別等に応じて、色別のラインとされる。図２の例では、３種類の色別ライン２５，２６，２７が示されている。例えば、色別ライン２５は黄色のラインが素材２２の上に付され、色別ライン２６は白色のラインが素材２２の上に付され、色別ライン２７は青色のラインが素材２２の上に付される。
【００３１】
このように、作業手順要領に従って、塗装作業における加工軌跡をラインマークで示すので、訓練を受ける作業者に対し、作業手順要領の内容を視覚的に示すことができる。訓練を受ける作業者は、このラインに沿って塗装訓練作業を行うことで、作業手順要領の内容に従った作業の習熟度を向上させることができる。また、加工軌跡に関する作業要件が異なる場合には、ラインの色によって区別が行われるので、例えば、同じ色のラインについては加工軌跡について同じ作業要件で塗装を行うべきであることが視覚的に示される。これを繰り返し行うことで、異なる作業要件を区別しながら、一連の塗装作業を行うことについての習熟度が向上する。
【００３２】
訓練用ワーク２０に付された作業開始点マーク２８は、作業手順要領に塗装方向が作業要件とされるときに、塗装作業の開始点に付される方向指示マークである。図２の例では、色別ラインの端部に三角形の専用マークが設けられる。この三角マークの先端方向に向かって塗装を行うことが示される。図２の例では、素材２２の右端部においては、塗装方向を往復させながら塗装を行うことが２種類の作業開始マーク２９，３０によって視覚的に示されている。
【００３３】
図３の拡大図に示されるピッチマーク３２は、訓練用ワーク２０の色別ライン２６に付され、作業手順要領に従った加工速度、すなわち塗装速度を視覚的に示すマークである。色別ライン２６で示される加工軌跡を形成するのに、速い塗装速度で塗装を行う場合と、遅い塗装速度で塗装を行う場合とを区別するには、隣接するピッチマーク３２の間隔距離を変更する。すなわち、速い塗装速度の場合は、速度に応じて隣接するピッチマーク３２の間隔距離を短くし、遅い塗装速度の場合は、速度に応じて隣接するピッチマーク３２の間隔距離を長くする。このように視覚的に作業要領手順に示される加工速度を視覚的に素材２２の上に示すことができる。
【００３４】
訓練用ワーク２０は、作業訓練を考えて、複数のブロックまたはゾーンに分けることが好ましい。これによって、１つのゾーンで作業訓練を行うことに比べ、作業訓練の習熟度をより速く向上させることが期待できる。図２の例では、色別ライン２４が不連続になっているところがゾーンの境界であり、この例では、少なくとも４つのゾーンに分けられている。そして、各ゾーンには、色別ライン２４を複数設けることが好ましい。これによって、作業訓練をきめ細かく行うことができる。また、各色別ライン２４には、複数の測定用ポイントを設けることが好ましい。測定用ポイントは、作業手順要領において評価要件が示される箇所には必ず設け、必要に応じ、さらに設置箇所を増やすことが好ましい。
【００３５】
図４に示される訓練機５０は、上記のように訓練機本体８０と、訓練用加工機５２を含んで構成され、訓練用ワーク２０を取り付けて、作業者が訓練用加工機５２を操作し手作業訓練を行うためのものである。
【００３６】
訓練機本体８０は、基台８２に移動用車輪８４が取り付けられ、訓練用ワーク２０を取り付けるための取付部８６を備え、また、訓練用加工機５２との間を接続する塗料代替エアー供給パイプ５４及び複数の信号線５６を案内するフレーム８８を含んで構成される。また、訓練機本体８０には、制御装置９０が設けられる。
【００３７】
制御装置９０は、データ処理部９２と、表示部９６と、記憶部９８とを含んで構成される。記憶部９８には、作業手順要領に従った要素対応の基本要件等が記憶される。データ処理部９２は、訓練用加工機５２に搭載される複数の測定装置６０からの作業実績情報を収集し、記憶部９８の記憶内容と比較して、訓練作業の評価判断を行う機能を有する。表示部９６は、訓練作業の評価判断を時系列等に従って表示し、訓練を受ける作業者にリアルタイムで表示する機能を有する。制御装置９０の詳細な内容については、図８を用いて後述する。
【００３８】
訓練用加工機５２は、訓練用ワーク２０に対して加工を行うもので、ここでは訓練用塗装のために塗料代替エアー吹付を行うための塗装ガンである。図５には、訓練用加工機５２を用いて、訓練用ワーク２０の上に視覚的に示された色別ライン２４を作業の指標とし、加工点１４に塗料代替エアーを吹き付けている様子が示されている。
【００３９】
訓練用加工機５２に関連して搭載される複数の測定装置６０としては、図６にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで示されるように、５つの測定器が用いられる。
【００４０】
図６にＡとして示される速度測定器６２は、図３で説明した複数のピッチマーク３２に対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工速度Ｖを測定し、作業技能要素である加工速度Ｖの作業実績情報として出力する機能を有する拡散反射型測定器である。具体的には、ピッチマーク３２を照射光が通過し、その反射光を検出して生成されるパルス信号の間隔時間ｔを計測し、ピッチマーク３２の設置間隔ｐをｔで除したｐ／ｔから
訓練用加工機５２の色別ライン２４に沿った加工速度Ｖを求めることができる。
【００４１】
図６にＢとして示される距離測定器６４は、訓練用ワーク２０と訓練用加工機５２との間の距離を測定し、作業技能要素である加工距離Ｓの作業実績情報として出力する機能を有する距離センサである。具体的には、適当な距離センサを用い、そのアナログ出力を処理し、センサ使用領域とゲイン調整に基いて、訓練用ワーク２０と訓練用加工機５２との間の距離を簡易的に測定するものとできる。
【００４２】
図６にＣとして示される流量測定器６６は、加工用流体である塗料代替エアーの流量を測定し、作業技能要素である流体使用量Ｑ、すなわち塗料代替エアーの使用量の作業実績情報として出力する機能を有するフローセンサである。具体的には、訓練用加工機５２の塗装ガンのブローエアー及び塗料代替エアーの径路にフローセンサを設け、そのアナログ出力を処理し、センサ使用領域とゲイン調整に基いて、流体使用量に対応する流量を簡易的に測定するものとできる。
【００４３】
図６にＤとして示される軌跡測定器６８は、図２で説明した色別ライン２４に対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工軌跡を測定し、作業技能要素である加工軌跡Ｔの作業実績情報として出力する機能を有する回帰反射型測定器である。具体的には、訓練用ワーク２０に貼り付けた色別ライン２４である軌跡テープ色と素材２２の素材色との間の色差を回帰反射型測定器で計測し、訓練用加工機５２の送り動作の軌跡を簡易的に測定するものとできる。なお、図６では作業者による訓練用加工機５２の送りが白抜き矢印で示されている。
【００４４】
図６にＥとして示される角度測定器７０は、訓練用ワーク２０に対し光を照射し、加工点１４からの反射光量の検出に基いて訓練作業の加工角度を測定し、作業技能要素である加工角度θの作業実績情報として出力する機能を有する光電センサである。具体的には、訓練用ワーク２０の加工点１４に向けて放射される光電センサの反射光量を検出し、角度変化における光量低下から、訓練用ワーク２０に対する訓練用加工機５２の加工方向の傾斜角度を簡易的に測定するものとできる。
【００４５】
なお、図１、図４には、これらの測定器からの作業実績情報として、加工速度がＶ、加工距離がＳ、流体使用量がＱ、加工軌跡がＴ、加工角度がθとしてそれぞれ表示される様子が示されている。
【００４６】
上記のように、複数の測定装置６０のうち、速度測定器６２、軌跡測定器６８、角度測定器７０は、それぞれ訓練用ワーク２０に対し、光を照射する。図６に示されるように、これらの測定器について、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機に取り付けることで、訓練用ワーク２０上に複数の照射光点が設けられることになるが、この複数の照射光点の相対的位置関係を検出することで、訓練用加工機５２の作業者による保持姿勢を求めることができる。
【００４７】
すなわち、訓練用加工機５２に相互に傾斜して複数の光照射器を取り付けると、これらから照射された光の訓練用ワーク２０上の照射光点の位置は、訓練用加工機５２の姿勢の変化によって、それぞれ異なる大きさで移動する。例えば、作業手順要領に従った訓練用加工機５２の標準保持姿勢のときに、訓練用ワーク２０の上にいずれの照射光点も加工点１４のところに集まるように設定すると、この標準保持姿勢からずれた保持姿勢のときに、訓練用ワーク２０の上の複数の照射光点の位置は、加工点１４の近傍ではあるが、ばらついた位置関係となる。
【００４８】
その様子を図７（ａ），（ｂ）に示す。これらの図は、３つの測定器からの照射光点について、訓練用加工機５２の保持姿勢の変化によって色別ライン２４の上における位置がどのように変化するかを模式的に示す図である。図７（ａ）は、作業手順要領に指示される標準保持姿勢のときの様子を示し、図７（ｂ）は標準保持姿勢からずれた保持姿勢のときの様子を示す図である。
【００４９】
図７（ａ）では、３つの照射光点はいずれも色別ライン２４の幅方向のほぼ中央の位置に集まっており、加工点１４もほぼ正円形である。これに対し、標準保持姿勢からずれた保持姿勢のときは、図７（ｂ）に示されるように、３つの照射光点の位置は色別ライン２４の幅方向の中央の位置からずれており、加工点１４も広がりを持った楕円形となっている。
【００５０】
このように、訓練用ワーク２０に対し測定用の光を照射する複数の測定器を、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機５２に取り付けることで、訓練用ワーク２０上の複数の照射光点の相対的位置関係の検出に基いて訓練用加工機５２の作業者による保持姿勢を求め、作業技能要素である保持姿勢の作業実績情報として出力することができる。
【００５１】
図８は、作業訓練システム１０の上記の各要素の関係をブロック図で示したものである。ブロック図においては、作業訓練システム１０は、訓練用ワーク２０と、測定装置６０が搭載される訓練用加工機５２と、制御装置９０とで示すことができる。
【００５２】
制御装置９０は、ＣＰＵであるデータ処理部９２と、入力ボタンあるいはキーボード等の入力部９４と、ディスプレイ等の表示部９６と、プログラム等を格納する記憶装置である記憶部９８と、測定装置６０を構成する複数の測定器との間のインタフェイス回路である加工速度Ｉ／Ｆ１０２、加工距離Ｉ／Ｆ１０４、流体使用量Ｉ／Ｆ１０６、加工軌跡Ｉ／Ｆ１０８、加工角度Ｉ／Ｆ１１０、保持姿勢Ｉ／Ｆ１１２とを含んで構成される。かかる制御装置９０は、適当なコンピュータで構成することができる。
【００５３】
記憶部９８は、上記のようにプログラム等を記憶する他に、ここでは特に、作業手順要領の内容である要素対応基本要件１００を記憶する機能を有する。
【００５４】
要素対応基本要件とは、作業技能要素に対応する評価要件のことで、具体的には、上記の例で、加工速度Ｖ、加工距離Ｓ、流体使用量Ｑ、加工軌跡Ｔ、加工角度θ、保持姿勢のそれぞれを作業技能要素として、これらの作業手順要領における合格範囲の要件を示す。例えば、ある加工点１４における加工速度Ｖについて、その合格範囲の上限が１０ｃｍ／ｓで、下限が５ｃｍ／ｓであるとすると、その加工点１４における要素対応要件は、加工速度Ｖについて、上限が１０ｃｍ／ｓ、下限が５ｃｍ／ｓである。このように、要素対応基本要件は、製品加工における一連の作業における各加工点１４の位置と、各作業技能要素とに対応付けて与えられる。
【００５５】
制御装置９０のデータ処理部９２は、作業手順要領の内容を入力部９４から取得して記憶部９８に登録する作業手順要領登録モジュール１１４と、複数の測定装置６０から訓練作業における作業実績情報を取得する作業実績情報取得モジュール１１６と、取得された作業実績情報と記憶部９８に記憶されている要素対応基本要件である評価用件とに基いて訓練作業の内容を評価判断する評価判断モジュール１１８と、評価判断の結果を表示部９６に作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示させる表示処理モジュール１２０を含んで構成される。
【００５６】
これらの各機能は、ソフトウェアで実現でき、具体的には、対応する作業訓練データ処理プログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアによって実現するものとしてもよい。
【００５７】
上記構成の作用等について、図９から図１３を用いて説明する。図９は、作業訓練システム１０におけるデータの大まかな流れを説明する図であり、図１０は、データの詳細な流れを説明する図である。図１１は、作業訓練システム１０を用いて作業訓練を行うときの手順を説明するフローチャートである。図１２と図１３は、表示部９６に表示される訓練作業の評価判断の表示の例を示す図である。
【００５８】
図９に示されるデータの大まかな流れは以下の通りである。すなわち、予め訓練用に複数のマークが付された訓練用ワーク２０は、訓練用加工機５２によって模擬的に加工訓練作業が行われるが、その訓練作業内容は、訓練用加工機５２に搭載される複数の測定装置６０によって測定される。その測定されたデータは、作業実績情報として、制御装置９０のデータ処理部９２に伝送される。データ処理部９２には、予め作業手順要領１２の内容である評価要件が取得されているので、作業実績情報と評価要件とに基いて、訓練作業の評価判断が行われ、その結果が表示部９６に表示される。
【００５９】
図１０は、図９のデータの流れをさらに詳細に示す図である。すなわち、測定装置６０においては、作業実績情報として、加工速度に関する速度情報信号、加工距離に関する距離情報信号、流体使用量に関する流量情報信号、加工軌跡に関する軌跡情報信号、加工角度に関する角度情報信号がそれぞれ出力されて、制御装置９０のデータ処理部９２に伝送される。そして必要に応じ数値データ化処理が行われ、訓練結果の作業実績の蓄積が時系列的に行われる。
【００６０】
一方で、作業手順要領１２として、作業実績情報の各要素に対応して、速度基本要件、距離基本要件、流量基本要件、軌跡基本要件、角度基本要件が準備され、さらに作業時間、流体使用量等も準備される。基本要件とは、作業技能要素の評価要件で、例えば合格範囲のことである。作業手順要領１２は、作業訓練とは別に、生産ラインにおける製品加工の一連の作業内容について準備されるものである。
【００６１】
準備された作業手順要領１２は、入力部９４を介して、訓練結果の評価要件として記憶部９８に登録記憶される。そして、先ほどの測定装置６０からの作業実績情報と比較される。その比較の結果は、要件毎の良否判定、作業ゾーン毎の良否判定、製品品質の仮想判定、技能習熟度のランク評価等として、表示部９６に表示される。表示された結果は、訓練結果の作業実績の一部として記憶部９８に記憶される。
【００６２】
図１１は、作業訓練システム１０を用いて作業訓練を行うときの手順を示すフローチャートである。作業訓練は、２段階に分けて行うのが好ましい。第１段階は、加工部位を限定した基礎技能訓練であり、第２段階は、製品加工の一連の作業を訓練用ワーク２０と訓練機５０を用いて総合的に行う要素作業訓練である。
【００６３】
基礎技能訓練は、作業訓練を行おうとする製品加工について、初めて、あるいはあまり習熟していない作業者に対して行うもので、限定された加工部位について加工の基礎的技能を訓練するためのものである。ここでは、最初に適当な訓練準備作業を行う（Ｓ１０）。そして、加工機の取扱に関する基本訓練を行い（Ｓ１２）、その後に、要素単位・加工部位限定訓練を行う（Ｓ１４）。要素単位とは、製品加工に一連の作業があるとして、作業技能要素を限定することである。例えば、作業技能要素として、加工速度に限定し、あるいは、加工距離に限定して作業訓練を行うものとできる。加工部位限定とは、訓練用ワーク２０において、全部の領域に渡って作業訓練をするのではなく、一部の領域に限定して作業訓練を行うことである。例えば、訓練用ワーク２０において、複数のブロックまたはゾーンに区分するときは、その１つのゾーンに限定して作業訓練を行うものとできる。あるいは、１つの色別ライン２４に限定して作業訓練を行うものとしてもよい。
【００６４】
このように、基礎技能訓練は、作業技能要素と加工部位とを限定して作業訓練を行うもので、例えば、同じ訓練作業を反復繰り返す作業訓練とすることができる。そして、作業訓練の結果は、目標技能レベルと比較され、合格か不合格かが判定される（Ｓ１６）。不合格の場合は、Ｓ１２に戻り、訓練作業を反復する。合格の場合には、一連作業に係る要素作業訓練に移行する。勿論、必要があれば、他の作業技能要素と加工部位についての基礎技能訓練が行うものとしてもよい。
【００６５】
具体的には、訓練機５０を用いて、訓練用ワーク２０の限定された加工部位について、作業技能要素を限定して作業訓練としての加工作業を反復して行い、その結果を測定装置６０によって検出し、作業手順要領の基本要件、すなわち評価要件と比較する。例えば、作業技能要素を加工速度に限定するときは、測定装置６０としては速度測定器６２の検出結果と、その合格範囲とを比較して合格か不合格かを判断するものとできる。
【００６６】
図１２はその様子を示す図である。図２の横軸は時間、すなわち作業訓練の反復回数等を示し、縦軸は要件値、すなわち、上記の例では加工速度の値である。図１２では、その基礎技能訓練で行われる加工部位についての加工速度の基本要件として、標準加工速度１３０、上限加工速度と下限加工速度で示される合格範囲１３２と、準合格範囲１３４とが示されている。準合格範囲１３４は、例えば、作業訓練の段階に応じて設けることができる暫定的な合格範囲である。
【００６７】
そして、訓練作業の実績として、速度測定器６２による加工速度の実績値１５０が示されている。ここでは、作業訓練の初期では、準合格範囲１３４をはみ出す実績値であったものが、次第に合格範囲１３２に入り、標準加工速度１３０に近づいてゆく様子が示されている。このように、基礎技能訓練は、同じ作業技能要素について、同じ加工部位についての作業訓練を反復して行うものである。
【００６８】
再び図１１に戻り、要素作業訓練を行うには、最初に適当な訓練作業準備を行い（Ｓ２０）、作業手順要領を策定する（Ｓ２２）。すでに生産ラインで同様の製品加工が行われている場合には、その作業手順要領を用いるものとできる。新しい製品加工を考えて、生産ラインを構築するとともに、あるいは生産ラインの構築の前に訓練作業を行う必要があるときには、その新しい製品加工に適合する作業手順要領が策定される。
【００６９】
そして、策定された作業手順要領が訓練用ワーク２０に落とし込まれる（Ｓ２４）。落とし込みとは、訓練用ワーク２０の上に、作業手順要領の内容が複数のマークによって視覚的に表示されることである。図２で説明したように、作業手順要領において、作業技能要素が加工軌跡の場合には、色別ライン２４が、作業技能要素が加工速度の場合には、ピッチマーク３２が、訓練用ワーク２０の上に付加される。作業技能要素が加工距離、加工角度等である場合には、その作業技能要素の評価要件が規定される加工部位のところに、加工距離測定のための測定ポイント、加工角度測定のための測定ポイントがそれぞれ訓練用ワーク２０の上に付加される。このように、訓練用ワーク２０には、作業手順要領に示される基本要件、すなわち評価要件の測定ポイント、マークが時系列に従って順次付加される。
【００７０】
次に、訓練用加工機５２に対する作業手順要領の登録が行われる（Ｓ２６）。この手順は、制御装置９０のデータ処理部９２における作業手順要領登録モジュール１１４の機能によって実行される。具体的には、入力部９４から、作業手順要領の時系列の評価要件が入力されて取得され、記憶部９８において要素対応基本要件１００として記憶される。
【００７１】
このようにして、作業訓練システム１０における訓練用ワーク２０と訓練用加工機５２とに対する準備が完了すると、訓練機５０に訓練用ワーク２０が取り付けられ、実際の作業訓練が行われる。ここでは、基礎技能訓練のＳ１６において合格とされた作業者によって、作業訓練システムを使用した模擬作業訓練が実施される（Ｓ２８）。模擬作業訓練とは、実際の生産ラインにおける素材と異なって視覚的マークが付された訓練用ワーク２０を用い、訓練用加工機５２には測定装置６０が搭載され、塗料に代わって塗料代替エアーを用いる等の点で実際の製品加工の作業とは異なるからである。
【００７２】
この作業訓練において、平行して作業実績データの記録が行われる（Ｓ３０）。この手順は、制御装置９０のデータ処理部９２における作業実績情報取得モジュール１１６の機能によって実行される。具体的には、訓練用加工機５２に搭載される測定装置６０を介して作業実績情報が取得され、一旦、記憶部９８に記録される。
【００７３】
そして、訓練作業の評価・判定が行われる（Ｓ３２）。この手順は、制御装置９０のデータ処理部９２における評価判断モジュール１１８の機能によって実行される。具体的には、記憶部９８に記憶されている要素対応基本要件１００と、先ほどの作業実績情報とが読み出され、比較される。要素対応基本要件１００は、評価要件であり、例えば合格範囲であるので、作業実績情報の値がこの合格範囲に入っているか否かで、評価・判断を行うことができる。
【００７４】
これによって目標技能レベルとの比較を行い、目標技能レベルに達していないときは、不合格としてＳ２８に戻り、作業訓練を繰り返す。目標技能レベルに達しているときは合格として作業訓練の終了（Ｓ３６）とすることができる。
【００７５】
Ｓ３２の評価・判定において、その結果を訓練作業者に知らせて、作業訓練のフィードバックを行うことができる。具体的には、Ｓ３２の結果を表示部９６に表示する。この手順は、制御装置９０のデータ処理部９２における表示処理モジュール１２０の機能によって実行される。
【００７６】
ここでは、作業訓練が訓練用ワーク２０の上の一連の測定用ポイントを用いて測定装置６０がその測定用ポイントを通過するごとに評価・判定が行われる。各測定用ポイントにおける合格範囲は必ずしも同じではない。例えば、作業技能要素が加工速度として、時系列に複数の測定用ポイントが設けられるとして、ある測定用ポイントでは加工速度の合格範囲が高速側であって、他の測定用ポイントでは加工速度の合格範囲が低速側であることがあり得る。
【００７７】
また、場合によっては、各測定用ポイントは、必ずしも同じ作業技能要素についてではないことがある。例えば、時系列で並べると、加工速度を評価する測定用ポイントの次は加工距離を評価する測定用ポイントとなり、場合によってはその次の測定用ポイントは加工角度のためのものであることがあり得る。
【００７８】
図１３はその様子を示す図である。ここでは、横軸は一連の作業における測定用ポイントを時系列にならべてあり、縦軸には、要件値が取られる。図１３では、同じ作業技能要素についての測定用ポイントが時系列で続いているが、その合格範囲が時系列的に変動する場合が示されている。ここで、作業技能要素を加工速度とすると、作業実績情報である実績加工速度１５１が各測定用ポイントごとに時系列で示されている。そして、ここでは、その標準加工速度１４０が各測定用ポイントで異なり、それに従って、下限加工速度１４２、上限加工速度１４３も各測定用ポイントで異なっている。
【００７９】
このように、製品加工における一連の作業においては、時系列に並べた測定用ポイントにおける合格範囲が変化することが生じるので、このことを作業訓練する作業者に示し、作業内容をこれに追従させる必要がある。図１３の例では、測定用ポイントの最初の方では評価要件である合格範囲をはみ出す作業実績情報であったが、測定用ポイントの後半の方では、評価要件によく追従する作業内容となっていることが示される。
【００８０】
評価・判定としては、図１３に説明したように、時系列で評価要件が変化する場合に、測定用ポイントを通過するごとに作業実績情報と評価要件とを対比して評価する他に、訓練作業の内容に応じて様々な方法をとることができる。
【００８１】
例えば、訓練用ワーク２０を複数のブロックまたはゾーンに区分するときは、ゾーンごとに評価・判定を行うものとできる。また、ゾーンの中に複数のラインを設けるときはラインごとに評価・判定を行うものとできる。
【００８２】
また、作業技能要素が異なる測定用ポイントが時系列に並ぶときは、異なる作業技能要素の作業実績情報とその評価要件である合格範囲を時系列の順に評価・判定し、これを表示するものとできる。その場合には、作業実績情報と評価要件を規格化した値で示すことが好ましい。これに代わって、そのようなときでも、同じ作業技能要素を時系列に抜き出して配列し、評価・判定し、表示するものとしてもよい。例えば、時系列的に、加工速度、加工距離、加工角度、加工速度、加工速度、加工距離、加工角度、加工速度・・のように測定用ポイントの対象となる作業技能要素が変化するとき、これらを規格化して１つの時系列要件値として並べて表示してもよい。あるいは、このような場合でも、加工速度を抜き出し、これを時系列に並べて表示してもよい。加工距離、加工角度についてもこれらを別々に抜き出し、それぞれ時系列に並べてもよい。
【００８３】
また、評価要件を作業手順要領の基本要件とする代わりに、熟練者の実測データとしてもよい。あるいは、作業訓練の習熟度に応じた合格範囲を設定するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る実施の形態の作業訓練システムの構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における訓練用ワークの詳細図である。
【図３】本発明に係る実施の形態における訓練用ワークの一部拡大図である。
【図４】本発明に係る実施の形態における訓練機の詳細図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、測定装置を搭載する訓練用加工機の様子を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、訓練用加工機に搭載される複数の測定装置のそれぞれの配置関係を説明する図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、保持姿勢の評価の様子を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、作業訓練システムをブロック図で説明する図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、作業訓練システムにおけるデータの大まかな流れを説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、作業訓練システムにおけるデータの詳細な流れを説明する図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態において、作業訓練システムを用いて作業訓練を行うときの手順を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明に係る実施の形態において、表示部に表示される訓練作業の評価判断の表示の一例を示す図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態において、表示部に表示される訓練作業の評価判断の表示の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 作業訓練システム、１２ 作業手順要領、１４ 加工点、２０ 訓練用ワーク、２２ 素材、２４，２５，２６，２７ 色別ライン、２８，２９，３０ 作業開始点マーク、３２ ピッチマーク、５０ 訓練機、５２ 訓練用加工機、５４ 塗料代替エアー供給パイプ、５６ 信号線、６０ 測定装置、６２ 速度測定器、６４ 距離測定器、６６ 流量測定器、６８ 軌跡測定器、７０ 角度測定器、８０ 訓練機本体、８２ 基台、８４ 移動用車輪、８６ 取付部、８８ フレーム、９０ 制御装置、９２ データ処理部、９４ 入力部、９６ 表示部、９８ 記憶部、１００ 要素対応基本要件、１０２ 加工速度Ｉ／Ｆ、１０４ 加工距離Ｉ／Ｆ、１０６ 流体使用量Ｉ／Ｆ、１０８ 加工軌跡Ｉ／Ｆ、１１０ 加工角度Ｉ／Ｆ、１１２ 保持姿勢Ｉ／Ｆ、１１４ 作業手順要領登録モジュール、１１６ 作業実績情報取得モジュール、１１８ 評価判断モジュール、１２０ 表示処理モジュール、１３０，１４０ 標準加工速度、１３２ 合格範囲、１３４ 準合格範囲、１４２ 下限加工速度、１４３ 上限加工速度、１５０ 実績値、１５１ 実績加工速度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品加工における一連の作業技能要素について、作業手順要領の時系列に従った複数の測定用ポイントを配置し、作業軌跡を含む複数のマークで視覚的に表示した訓練用ワークと、
訓練用ワークに対して加工を行う訓練用加工機と、
訓練用加工機に取り付けられ、訓練用ワークに対する訓練作業内容を測定し、各作業技能要素に対応した作業実績情報を出力する複数の測定装置と、
製品加工における各作業技能要素の評価要件をそれぞれ記憶する記憶装置と、
各測定装置から出力される各作業技能要素に対する作業実績情報と、記憶装置に記憶される各作業技能要素に対する評価要件とに基いて訓練作業の評価判断を行い、その結果を出力するデータ処理装置と、
データ処理装置の出力する訓練作業の評価判断を、作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする作業訓練システム。
【請求項２】
請求項１に記載の作業訓練システムにおいて、
訓練用ワークは、
作業手順要領に従った作業加工軌跡を視覚的に表示する複数の色別ラインと、
色別ラインに設けられ、作業手順要領に従った加工方向を視覚的に示す作業開始点マークと、
色別ラインに沿って設けられたピッチマークであって、作業手順要領に従った作業速度を視覚的に表示する複数のピッチマークと、
を含むことを特徴とする作業訓練システム。
【請求項３】
請求項１に記載の作業訓練システムにおいて、
複数の測定装置は、
色別ラインに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工軌跡を測定し、作業技能要素である加工軌跡の作業実績情報として出力する軌跡測定器と、
複数のピッチマークに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工速度を測定し、作業技能要素である加工速度の作業実績情報として出力する速度計測器と、
訓練用ワークに対し光を照射し、加工点からの反射光量の検出に基いて訓練作業の加工角度を測定し、作業技能要素である加工角度の作業実績情報として出力する角度計測器と、
を含むことを特徴とする作業訓練システム。
【請求項４】
請求項３に記載の作業訓練システムにおいて、
訓練用ワークに対し測定用の光を照射する複数の測定装置は、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機に取り付けられ、
データ処理装置は、
訓練用ワーク上の複数の照射光点の相対的位置関係の検出に基いて訓練用加工機の作業者による保持姿勢を求め、作業技能要素である保持姿勢の作業実績情報として出力する保持姿勢算出手段を含むことを特徴とする作業訓練システム。
【請求項５】
請求項３に記載の作業訓練システムにおいて、
複数の測定装置は、
訓練用ワークと訓練用加工機との間の距離を測定し、作業技能要素である加工距離の作業実績情報として出力する距離測定器と、
加工用流体の流量を測定し、作業技能要素である流体使用量の作業実績情報として出力する流量測定器と、
を含むことを特徴とする作業訓練システム。
【請求項６】
請求項１に記載の作業訓練システムにおいて、
記憶装置は、各作業技能要素についての評価要件として評価目標範囲を記憶し、
データ処理装置は、各作業技能要素について作業実績情報と評価目標範囲とを比較して訓練作業の評価判断を行い、
表示装置は、各測定用ポイントごとに、作業実績情報と評価目標範囲とを表示することを特徴とする作業訓練システム。
【請求項１】
製品加工における一連の作業技能要素について、作業手順要領の時系列に従った複数の測定用ポイントを配置し、作業軌跡を含む複数のマークで視覚的に表示した訓練用ワークと、
訓練用ワークに対して加工を行う訓練用加工機と、
訓練用加工機に取り付けられ、訓練用ワークに対する訓練作業内容を測定し、各作業技能要素に対応した作業実績情報を出力する複数の測定装置と、
製品加工における各作業技能要素の評価要件をそれぞれ記憶する記憶装置と、
各測定装置から出力される各作業技能要素に対する作業実績情報と、記憶装置に記憶される各作業技能要素に対する評価要件とに基いて訓練作業の評価判断を行い、その結果を出力するデータ処理装置と、
データ処理装置の出力する訓練作業の評価判断を、作業手順要領の時系列に従い、各測定ポイントの通過ごとに表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする作業訓練システム。
【請求項２】
請求項１に記載の作業訓練システムにおいて、
訓練用ワークは、
作業手順要領に従った作業加工軌跡を視覚的に表示する複数の色別ラインと、
色別ラインに設けられ、作業手順要領に従った加工方向を視覚的に示す作業開始点マークと、
色別ラインに沿って設けられたピッチマークであって、作業手順要領に従った作業速度を視覚的に表示する複数のピッチマークと、
を含むことを特徴とする作業訓練システム。
【請求項３】
請求項１に記載の作業訓練システムにおいて、
複数の測定装置は、
色別ラインに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工軌跡を測定し、作業技能要素である加工軌跡の作業実績情報として出力する軌跡測定器と、
複数のピッチマークに対し光を照射し、その反射光の検出に基いて訓練作業の加工速度を測定し、作業技能要素である加工速度の作業実績情報として出力する速度計測器と、
訓練用ワークに対し光を照射し、加工点からの反射光量の検出に基いて訓練作業の加工角度を測定し、作業技能要素である加工角度の作業実績情報として出力する角度計測器と、
を含むことを特徴とする作業訓練システム。
【請求項４】
請求項３に記載の作業訓練システムにおいて、
訓練用ワークに対し測定用の光を照射する複数の測定装置は、相互に傾斜角度をつけて訓練用加工機に取り付けられ、
データ処理装置は、
訓練用ワーク上の複数の照射光点の相対的位置関係の検出に基いて訓練用加工機の作業者による保持姿勢を求め、作業技能要素である保持姿勢の作業実績情報として出力する保持姿勢算出手段を含むことを特徴とする作業訓練システム。
【請求項５】
請求項３に記載の作業訓練システムにおいて、
複数の測定装置は、
訓練用ワークと訓練用加工機との間の距離を測定し、作業技能要素である加工距離の作業実績情報として出力する距離測定器と、
加工用流体の流量を測定し、作業技能要素である流体使用量の作業実績情報として出力する流量測定器と、
を含むことを特徴とする作業訓練システム。
【請求項６】
請求項１に記載の作業訓練システムにおいて、
記憶装置は、各作業技能要素についての評価要件として評価目標範囲を記憶し、
データ処理装置は、各作業技能要素について作業実績情報と評価目標範囲とを比較して訓練作業の評価判断を行い、
表示装置は、各測定用ポイントごとに、作業実績情報と評価目標範囲とを表示することを特徴とする作業訓練システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−３００６９２（Ｐ２００９−３００６９２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５４４７４（Ｐ２００８−１５４４７４）
【出願日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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