フレキシブル生産システム
【課題】セル生産方式のフレキシブル生産システムにおいて、人の生産性は落とすことなく容易かつ柔軟にシステムの再編成を可能とする人機械協調型のシステムを実現して生産性向上を図る。
【解決手段】本システム１は人セル部１１に隣接する機械部１２を備え、機械部１２は移載するための複数のハンド部２１と、ハンド部２１を移動させる複数のアクチュエータ２２と、ハンド部２１の移動の方向に沿って配置され、部品に処理を施す複数の処理装置３と、人セル部１１側から機械部１２に部品を投入するための投入部４と、機械部１２から人セル部１１側に部品を取り出すための取出部５と、投入部４から各処理装置３を経由して取出部５に至る部品の順路の途中に人セル部１１側から追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置６とを備えている。途中部品搬入装置６を備えることにより、人セル部１１と機械部１２とを分離したシステムを容易かつ柔軟に構成できる。
【解決手段】本システム１は人セル部１１に隣接する機械部１２を備え、機械部１２は移載するための複数のハンド部２１と、ハンド部２１を移動させる複数のアクチュエータ２２と、ハンド部２１の移動の方向に沿って配置され、部品に処理を施す複数の処理装置３と、人セル部１１側から機械部１２に部品を投入するための投入部４と、機械部１２から人セル部１１側に部品を取り出すための取出部５と、投入部４から各処理装置３を経由して取出部５に至る部品の順路の途中に人セル部１１側から追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置６とを備えている。途中部品搬入装置６を備えることにより、人セル部１１と機械部１２とを分離したシステムを容易かつ柔軟に構成できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セル生産方式のフレキシブル生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産量の増減や多品種変量生産に柔軟に対応できるフレキシブル生産システムとしてセル生産システムが採用されている。セル生産システムは、作業者がセルと呼ばれる作業場所で複数の作業工程を行って１つの製品、または複数工程毎の完成品を作り上げる自己完結性の高いシステムである。セル生産システムやこのシステムを用いたセル生産方式は、作業者の多能工化を推進でき、製品仕様変更への対応が容易であり、また設備投資が少なくて済むという利点がある。
【０００３】
また、人を配置した人セルに代えて、ロボットを配置したロボットセルによるセル生産システムも構成できる。例えば、１台のロボットが複数種類の作業工程を行って複数の製品をバッチ的に生産する構成とすることができる。この場合、種類の異なる作業工程に応じてロボットハンドを交換したり、必要なワークや部品を自動で適切に準備したりする必要がある。そこで、このような交換や準備に要する時間を短縮すべく作業工程の順番やシステム構成を工夫した物品組付け装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９７３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したようなセル生産システムを適用したフレキシブル生産システムにおいては、さらに柔軟に、より短時間で、生産数量の増減に対応することが求められている。例えば、生産システムをロボットセルが集合した機械部と人セルの混合によって構成することが考えられる。この場合、品種変更や生産量変動に対する柔軟性が、機械部における生産工程の自動化によって損なわれることを回避しなければならない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであって、人の生産性は落とすことなく容易かつ柔軟にシステムの再編成を可能とすると共に、人のフレキシブル性は活かしつつ生産性を向上させることのできるフレキシブル生産システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、人の作業領域である人セル部に隣接して配置され、人セル部から投入される部品に処理を施す機械部を備えたフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部は、部品を把持し移載するための複数のハンド部と、前記ハンド部を移動させる複数のアクチュエータと、前記各アクチュエータによる前記ハンド部の移動の方向に沿って配置され、前記部品に対して処理を施す複数の処理装置と、前記人セル部側から当該機械部に対して部品を投入するための投入部と、当該機械部から前記人セル部側に部品を取り出すための取出部と、前記投入部から前記各処理装置を経由して前記取出部に至る部品の順路の途中に前記人セル部側から前記部品に対する追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置と、を備えているものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記複数のアクチュエータは、互いに平行に離間して水平配置された２本のアクチュエータと、前記２本のアクチュエータの共通の一端部側において両アクチュエータに対して段違いに交差する１本のアクチュエータとから成り、前記投入部または取出部がそれぞれ前記平行配置された２本のアクチュエータのいずれかの各他端部側に配置され、前記ハンド部は、前記３本のアクチュエータに少なくとも２つずつ備えられているものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記ハンド部は、前記処理装置間における部品の移載を、部品を仮置きすることなく直接行うものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記処理装置は、前記機械部に対して着脱自在とされているものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記処理装置は、車輪付の台車に乗せられており、前記台車を前記アクチュエータのベースフレームに設けた当接部に突き当てることにより該アクチュエータに対する離間位置が決められ、前記台車の前記ベースフレームからの機械的高さにより高さ位置が決められ、前記アクチュエータによる移動方向における前記ハンド部との相対位置が該アクチュエータを制御するソフトウエアによる設定によって決められるものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記アクチュエータの１つに属する処理装置は、互いに等ピッチで配置されているものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部は、不良部品を排出するためのコンベアを備えているものである。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部と人セル部の境界に該境界を横切る物体を検知するためのライトカーテンを備えているものである。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部における動作周期を表示するための表示部を備えているものである。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部は、前記処理装置から処理の不具合が通知された部品を不良部品として部品の順路から自動排出する部品排出手段と、前記部品排出手段によって部品が不良部品として排出された場合に、再投入すべき部品を人に指示する指示装置と、を備えているものである。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、人手により部品を不良部品として前記機械部から排出した場合に、人が部品を排出したことを前記機械部側に入力するための入力装置を備えているものである。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、人が部品を仮置きするためのストッカを前記投入部または前記途中部品搬入装置に設けているものである。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項１０に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記部品排出手段が不良部品を排出したことにより人が前記取出部から部品を取り出す必要がないと判断すると共に、取り出し作業をすることなく次の作業をするように人に指示する指示装置を備えているものである。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部が前記処理装置として同種のものを複数台含む場合に、該機械部が自ら計測した部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、前記同種の処理装置の稼働台数を増減するものである。
【００２１】
請求項１５の発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部が自ら計測した部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、その計測値より一定時間短い時間間隔で人に部品投入または部品取出を指示する指示装置を備えているものである。
【００２２】
請求項１６の発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部のサイクルタイムを、前記機械部が人毎に自ら計測した部品の投入サイクルタイムの中で最も短い時間に基づいて自動調整するものである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、順路の途中に人セル側から追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置を備えたので、人が人セル内でのみ作業でき、人の生産性は落とすことなく人のフレキシブル性は活かしつつ、生産性を向上できる人機械協調型のセル生産方式のフレキシブル生産システムを提供することができる。この途中部品搬入装置は、機械部側から人セル側に手を差し延べて追加部品を取りに行く装置と考えられ、これにより機械部に柔軟性を持たせることができ、システム全体としての柔軟性を簡単かつ容易に構築することができる。このような途中部品搬入装置を備えて機械部と人セルとの協調性を付与された人と機械のハイブリッドシステムは、容易かつ柔軟にシステムの再編成ができると共に、機械部と人セルの各々の特性を活かして生産性を向上させることができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、３本のアクチュエータを互いに交差させて配置したので、投入部から取出部に至る部品の順路を自然に形成できると共に、投入部と取出部とを近接して配置することができる。投入部と取出部とが近接配置されることにより、人セル内で作業する人の移動や動作および部品の移動に係る移動距離が短縮されるので、作業効率を向上することができる。また、各アクチュエータに少なくとも２つのハンド部を備えたので、人の両手動作のような動作が可能になり、処理装置に係る部品移載の時間を短縮することができ生産性を向上させることができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、処理装置間の部品の移載を、中継することなくハンド部によって直接行うようにしたので、処理装置に対してコンベアなどを介して部品を出し入れする必要がなく、搬送のムダを省き、生産性を向上させることができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、処理装置を入れ替えたり、取り外したりすることができるので、製品変更、工程変更、生産量変更などに容易に対応でき、生産の柔軟性を高めることができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、処理装置を容易かつ位置精度良く入れ替えることができるので、製品変更、工程変更、生産量変更などに容易に対応でき、生産の柔軟性を高めることができる。
【００２８】
請求項６の発明によれば、ハンド部を等ピッチで移動させることができるので、ハンド部を移動させる制御が簡単化され、生産の柔軟性を高めることができる。
【００２９】
請求項７の発明によれば、機械部において不良品が発生した場合に、不良品の排出が可能であり、不良品が発生しても生産を止めることなく継続することができ、生産性を向上させることができる。
【００３０】
請求項８の発明によれば、人が機械部に侵入したことを検知できるので、機械を一時停止させて人の安全性を高めることができる。
【００３１】
請求項９の発明によれば、表示部によって機械部の動作周期を把握できるので、機械部をペースメーカとして用いて作業でき、１個当り生産時間のばらつき少なくして安定に生産することができる。
【００３２】
請求項１０の発明によれば、不良部品が排出された場合に、機械部内に生じた部品の不足、すなわち、部品とその部品に対する追加部品とから成る組を形成するために必要な部品の不足を解消できるので、機械部の稼働率が下がらないようにすることができる。
【００３３】
請求項１１の発明によれば、人手により機械部が感知しないところで不良部品を排出した場合に、機械部側の制御における部品数の不整合などを解消して機械部における不具合発生を回避するようにでき、機械部の稼働率が下がらないようにすることができる。
【００３４】
請求項１２の発明によれば、投入部と途中部品搬入装置に投入するため持って行った部品のいずれかが投入する必要がなくなった場合に、その部品をストッカに仮置きできるので、その部品の持ち帰り作業や戻し作業などといった人の非定型作業を減らすことができ、人の作業効率を下げないようにすることができる。
【００３５】
請求項１３の発明によれば、既に排出された部品を取り出そうとして取出部において無駄に待機する、ということを防止でき、人の作業効率、従って機械部の生産効率を落とさないようにすることができる。
【００３６】
請求項１４の発明によれば、例えば、人セル部における人数の増減や作業者の熟練度の違いなどによって、部品投入のサイクルタイムが増減するときに、そのサイクルタイムに見合った台数の処理装置だけを稼働するように稼働数を増減することができ、装置稼働のためのエネルギを低減したり、装置の消耗を防いだりすることができる。
【００３７】
請求項１５の発明によれば、人の作業繰り返し間隔よりも少し早目の作業要求を常に人に出すことにより、人の作業効率の向上を常に促して、作業熟練度の向上や作業効率の向上を図ることができる。
【００３８】
請求項１６の発明によれば、人セル部の個々の作業者の作業速度に応じて機械部を動かすことにより、人の待ち時間などの無駄を減らして、作業熟練度の向上や作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るフレキシブル生産システムについての平面図。
【図２】同上システムの斜視図。
【図３】同上システムの他の実施形態を示す部分平面図。
【図４】同上システムの部分斜視図。
【図５】同上システムの動作例を示すフローチャート。
【図６】同上システムの他の動作例を示すフローチャート。
【図７】同上システムのさらに他の動作例を示すフローチャート。
【図８】同上システムのさらに他の動作例を示すフローチャート。
【図９】同上システムのさらに他の動作例を示すフローチャート。
【図１０】同上システムのさらに他の動作例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の一実施形態に係るフレキシブル生産システムについて、図面を参照して説明する。フレキシブル生産システム１は、図１、図２に示すように、人セル部１１に隣接して機械部１２を備えて人機械協調型とされたセル生産方式の生産システムである。人セル部１１は、自動化が困難な作業や、自動化するにはコストやスペースが増加し過ぎるような部品供給作業、梱包作業などを行う人の作業領域である。機械部１２は、人セル部１１から投入される部品に処理を施した後、人セル部１１に処理済み品を戻す処理を行う。機械部１２は不図示の制御部を備えており、機械部１２を構成する各構成要素の動作は、その制御部によって制御される。以下、機械部１２の主要構成に注目して説明を行い、その後、機械部１２の組み替え、および機械部１２と人セル部１１との連携に関する構成（台車３０、ライトカーテン７、表示部８等）について説明する。
【００４１】
機械部１２は、矩形の３辺に沿ってそれぞれ平行に配置された３系統の直線移動型の搬送系２と、各搬送系２に沿って配置された複数の処理装置３と、人セル部１１側から機械部１２に対して部品を投入するための投入部４と、機械部１２から人セル部１１側に部品を取り出すための取出部５と、投入部４から各処理装置３を経由して取出部５に至る部品の順路の途中に人セル部１１側から前記部品に対する追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置６と、を備えている。
【００４２】
各搬送系２は、部品を把持し移載するための２つのハンド部２１と、ハンド部２１を直線的に移動させるアクチュエータ２２とを備えている。２本のアクチュエータ２２は、人セル部１１側から機械部１２の奥行き方向に向けて、互いに平行に水平配置されている。これらは、互いに同等の構成を有している。他の１本のアクチュエータ２２は、前記２本のアクチュエータ２２の共通の一端部側、すなわち人セル部１１側から見て機械部１２の奥方側において、両アクチュエータ２２に対して段違いに直交して交差するように配置されている。奥方側のアクチュエータ２２は、２本の平行なアクチュエータ２２よりも下側に配置されている。各アクチュエータ２２が、このように段違いに交差していることから、各ハンド部２１は、各アクチュエータ２２の端から端まで移動することができる。また、各搬送系２が組み合わされた結果、機械部１２の領域が、搬送系２によって囲まれた内部領域側と搬送系２の外側に位置する外部領域側とに２分されている。
【００４３】
各ハンド部２１は、それぞれが属するアクチュエータ２２の長手方向に沿って、２つのハンド部２１が互いに追い越すことなく独立に移動制御される。また、各ハンド部２１は、開閉され上下動される把持部を有し、その把持部を用いて、所定位置に配置された部品を把持して拾い上げたり、把持した部品を所定位置に載置したりして、部品を移載する。各ハンド部２１が部品を移載する所定位置（下記の載置台３１等）は、一定の水平高さ、およびアクチュエータ２２から一定の距離に設定されている。
【００４４】
処理装置３は、部品加工、部品追加、検査、印字などの処理を全自動で行う装置である。処理装置３は、部品が載置される載置台３１またはコンベア３３と、処理部３２またはコンベア３３に連結された格納部３４とを有している。ここで、説明の便のため、機械部１２における処理装置３の位置を、右手前側から位置Ａ，・・，Ｋによって区別する。このような処理装置３は、本実施形態の場合、人セル部１１側から見て機械部１２の右側に４台、奥方側に２台、左側に４台備えられている。処理装置３は、搬送系２によって機械部１２の領域を２分して成る外部領域側に配置されている。また、位置Ａ側が部品投入側であり、位置Ｋ側が部品取出側である。ここで装置例を述べると、位置Ａ，Ｂ，Ｃにおける処理装置３は同等であって互いに独立並列処理を行う部品加工装置であり、位置Ｄにおける処理装置３は不良部品回収用装置であり、位置Ｅ，Ｇにおける処理装置３は他の部品加工装置であり、位置Ｈ，Ｉ，Ｊにおける処理装置３は同等であって互いに独立並列処理を行う機能検査装置であり、位置Ｋにおける処理装置３は印字装置である。なお、位置Ｆにおける破線で示した処理装置３は、本実施形態では、機械部１２から外された状態、または休止状態とされている。
【００４５】
投入部４は、直線搬送機構４１と、部品載置台４２とを備えている。部品載置台４２は、直線搬送機構４１における人セル部１１側の位置ａ１と機械部１２の奥方側の位置ａ２との間を、直線搬送機構４１によってシャトル移動（往復移動）する。部品載置台４２のシャトル移動により、人セル部１１側から機械部１２に対して部品が投入される。位置ａ２における部品載置台４２の位置は、上述のように、ハンド部２１が部品を把持して拾い上げ可能な所定位置とされている。
【００４６】
取出部５は、直線搬送機構５１と、部品載置台５２とを備えており、投入部４とは逆向きの部品搬送を行う。部品載置台５２は、直線搬送機構５１における機械部１２の奥方側の位置ｂ１と人セル部１１側の位置ｂ２との間を、直線搬送機構５１によってシャトル移動する。部品載置台５２のシャトル移動により、機械部１２側から人セル部１１側に部品を取り出し可能とされる。位置ｂ１における部品載置台５２の位置は、上述同様に、ハンド部２１が部品を把持して載置可能な所定位置とされている。
【００４７】
途中部品搬入装置６は、直線搬送機構６１と、部品載置台６２とを備えて、投入部４と同様の搬送を行うものである。部品載置台６２は、直線搬送機構６１における人セル部１１側の位置ｃ１と機械部１２の奥方側の位置ｃ２との間を、直線搬送機構６１によってシャトル移動する。部品載置台６２のシャトル移動により、人セル部１１側から機械部１２における部品の順路の途中に前記部品に対する追加部品が投入される。位置ｃ２における部品載置台６２の位置は、上述同様に、ハンド部２１が部品を把持して拾い上げ可能な所定位置とされている。この場合、位置ｃ２における追加部品を扱うハンド部２１は、奥方側のアクチュエータ２２に属するハンド部２１である。
【００４８】
次に、フレキシブル生産システム１の動作を説明する。ここで生産される製品は、例えば、蓋部品を有する容器部品にセンサと回路基板を内蔵する製品であって、蓋部品に操作用のスイッチを有する電気製品であるとする。その生産の概略は次の如くである。人セル部１１における作業者Ｍが、容器部品にセンサと回路基板を仮置きして投入部４から投入し、さらに、蓋部品を途中部品搬入装置６から投入する。すると、機械部１２が、これらの部品を組み立てた後、性能検査、印字処理を行って取出部５に載置する。作業者Ｍは取出部５から製品を取出し、外観検査、スイッチの操作感触検査等を行い、合格品と不合格品とを選別して１個の製品生産が終了する。以下、詳細に述べる。
【００４９】
人セル部１１における作業者Ｍは、センサと回路基板を仮置きした容器部品を位置ａ１における部品載置台４２に載せる。すると、部品載置台４２が位置ａ２に移動し、ハンド部２１が位置Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかに位置する受入可能な部品加工用の処理装置３の載置台３１に容器部品を載置する。部品加工用の処理装置３は、それぞれ不図示のネジ供給部を有し、そこから供給されるネジを用いてセンサと回路基板を容器部品にネジ止め固定する。前記により固定された部品は、奥方側のハンド部２１によって位置Ｅにおける処理装置３の載置台３１に移載される。また、前記ネジ止め固定ができないなどの不具合が発生した場合には、処理装置３から不図示の制御部にその旨が通知される。不具合のある容器部品は、ハンド部２１によって位置Ｄにおけるコンベア３３上に載置され格納部３４に格納される。作業者Ｍは、位置ａ１における部品載置台４２が空の状態である限り容器部品を部品載置台４２に載せる作業を行う。
【００５０】
また、作業者Ｍは、位置ｃ１における部品載置台６２が空の状態である限り追加の部品である蓋部品を部品載置台６２に載せる作業を行う。すると、途中部品搬入装置６は、蓋部品が載置された部品載置台６２を位置ｃ１に移動させる。奥方側の搬送系２のハンド部２１は、部品載置台６２における蓋部品を、位置Ｅにおける処理装置３の載置台３１に載置されている容器部品の上に重ねて移載する。空になった部品載置台６２は、直線搬送機構６１によって位置ｃ１に戻される。蓋部品を備えた容器部品は、位置Ｅにおいて位置合わせされた後、ハンド部２１によって位置Ｇにおける処理装置３の載置台３１に移載される。位置Ｇにおける処理装置３は、不図示のネジ供給部を有し、そこから供給されるネジを用いて容器部品に蓋部品をネジ止め固定する。
【００５１】
上述のネジ止め固定された部品は、左方側の搬送系２のハンド部２１によって位置Ｈ，Ｉ，Ｊのいずれかに位置する受入可能な機能検査用の処理装置３の載置台３１に載置され、機能検査が行われる。機能検査の終了した部品は、ハンド部２１によって位置Ｋにおける処理装置３の載置台３１に載置され、その処理部３２においてロット番号等の印字が、例えばレーザを用いて行われる。機能検査により発見された不具合製品には、その旨の印字が施されるか、または印字なしとされて、良品との識別が可能とされる。また、印字は、部品表面に直接行うこともでき、予め部品表面に添付したラベル表面に行うこともできる。さらに、処理装置３の構成変更により、不良履歴をラベルシールに印字して不良部品に貼り付ける構成とすることもできる。
【００５２】
処理装置３によって全ての処理が行われた部品（製品）は、ハンド部２１によって位置ｂ１における部品載置台５２に移載された後、位置ｂ２に移動され、作業者Ｍによって取り上げられる。部品載置台５２は、その後、位置ｂ１に戻される。作業者Ｍは、不良品を所定の位置に取り除き、良製品について外観検査やスイッチの操作感触検査や調整等を行った後、所定の製品格納箱に格納する。以上の動作が、それぞれ人セル部１１と機械部１２において、所定量の部品について行われる。
【００５３】
上述のように、本実施形態のフレキシブル生産システム１によれば、機械部１２では、２つのアクチュエータ２２と１つの交差アクチュエータ２２とによって搬送経路を形成し、その搬送経路の外周側に処理装置３を配置しているので、処理装置３間の搬送距離が極力少なくなっており、機械部１２の稼働率を高めることができる。また、各アクチュエータ２２に取り付けた２つづつのハンド部２１は、部品を仮置きすることなく、ハンド部２１から処理装置３に部品を直接投入、取り出し可能な配置とされ、機械部１２の稼働率を高めることができる。
【００５４】
本システム１によれば、順路の途中に追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置６を備えたので、作業者が人セル部１１内でのみ作業でき、人の生産性は落とすことなく人のフレキシブル性（作業対応性）は活かしつつ、生産性を向上できる人機械協調型のセル生産方式の生産システムが得られる。途中部品搬入装置６は、機械部１２側から人セル部１１側に手を出して追加部品を取りに行く装置であり、これにより機械部１２に柔軟性を持たせることができ、システム全体としての柔軟性を簡単かつ容易に構築できる。すなわち、途中部品搬入装置６を備えて機械部１２と人セル部１１との協調性を付与された人と機械のハイブリッドシステムは、容易かつ柔軟にシステムの再編成ができ、さらに、機械部１２と人セル部１１の各々の特性を活かして生産性を向上させることができる。
【００５５】
さらに述べると、一般に、人の作業領域を人セル部１１に局在させて集めることにより、人セル部１１と機械部１２を分離した構成として、人の作業効率や人の配置効率を高めることができる。しかしながら、人の作業と機械の作業とは、処理対象の商品における作業順序の関係よって、必ずしもきれいに作業分離ができない場合が多く発生する。この点、本実施形態のフレキシブル生産システム１によれば、途中部品搬入装置６を備えることにより、搬送経路の途中に追加部品を人セル部１１側から投入することができるので、作業順序（搬送経路）に制約されることなく、人セル部１１と機械部１２とを分離することが可能になる。すなわち、途中部品搬入装置６を備えることにより、人セル部１１と機械部１２とを分離したシステムを容易かつ柔軟に構成できる。このようにすることにより、人セル部１１の部分はセル生産の形態をとることができ、柔軟な生産が可能になる。一方機械部１２は、処理装置３の効率を徹底的に高めることができ、従来からの大量コンベア生産などの自動化ラインの考え方に近い生産が可能となる。
【００５６】
また、本システム１によれば、３本のアクチュエータ２２を互いに交差させて配置したので、投入部４から取出部５に至る部品の順路を自然に形成できると共に、投入部４と取出部５とを近接して配置することができる。投入部４と取出部５とが近接配置されることにより、人セル部１１内で作業する人の移動や動作および部品の移動に係る移動距離が短縮されるので、作業効率を向上することができる。また、各アクチュエータ２２に少なくとも２つのハンド部２１を備えるようにしたので、ハンド部２１による人の両手動作のような動作が可能になり、処理装置３に係る部品移載の時間を短縮することができ生産性を向上させることができる。
【００５７】
また、本システム１によれば、処理装置３間の部品の移載を、ハンド部２１によって直接行うようにしたので、ハンド部２１と処理装置３の間に中継用のコンベアなどを介在させて部品を出し入れする必要がなく、コンベアそのものの無駄やコンベアによる受け渡し時間と搬送時間の無駄を省くことができ、生産性を向上させることできる。また、本システム１において、機械部１２に、不良部品を排出するためのコンベア（位置Ｄにおける処理装置３）を備えているので、機械部１２において不良品が発生した場合に、不良品の自動排出が可能であり、不良品が発生しても生産を止めることなく継続することができ、生産性を向上させることができる。
【００５８】
（処理装置の着脱）
次に、主に図２を参照して、生産の変動に対する機械部１２の柔軟な対応性について説明する。フレキシブル生産システム１は、上述の搬送系２および途中部品搬入装置６の構成を機械部１２に備えていることに加え、各処理装置３が機械部１２に対して着脱自在とされる構成を備えている。すなわち、各処理装置３は、車輪３０ａ付の台車３０に乗せられており、台車３０をアクチュエータ２２のベースフレーム２０に設けた当接部２ａに突き当てることによりアクチュエータ２２に対する離間位置が決められる。ベースフレーム２０は、複数の処理装置３に対して共通となるように、または、１つのアクチュエータ２２における全ての処理装置３に対して共通となるように、または、機械部１２における全ての処理装置３に対して共通となるように設けられ、台車３０は、寸法、形状ともすべての処理装置３に共通な構造とされている。
【００５９】
また、台車３０のベースフレーム２０からの機械的高さにより処理装置３の高さ位置、従って載置台３１の高さ位置が決められる。ベースフレーム２０には、台車３０の車輪３０ａをガイドするガイドレール２ｂが所定の設定位置に設けられている。ガイドレール２ｂに沿って台車３０を移動させて設置することにより、アクチュエータ２２に沿ったハンド部２１の移動方向における処理装置３の位置が決められる。さらに、処理装置３とハンド部２１とのアクチュエータ２２に沿った方向の相対位置は、アクチュエータ２２を制御するソフトウエアによる設定によって調整することができる。
【００６０】
また、１つのアクチュエータ２２に属する複数の処理装置３は、ガイドレール２ｂの設定により、互いに等ピッチとなるように配置される。従って、同一種類の処理装置３の場合、それらの載置台３１は互いに等ピッチとなる。また、処理装置３に、電気的に共通規格のインターフェイスを備えることにより、処理装置３を機械部１２に対して電気的にもワンタッチで着脱可能とされている。
【００６１】
また、処理装置３は機械部１２に対して自在に着脱可能であり、かつ、共通仕様の台車３０に載っていることから、アクチュエータ２２に対してどの配置位置でも配置可能であるので、生産される品種や生産工程を変更する場合に、処理装置３を入れ替えることにより柔軟かつ迅速に対応が可能である。また、人セル部１１の人数は、本実施形態では１名として説明したが、人数が増減する場合に、処理装置３の台数を増減することにより機械部１２のサイクルタイムを増減することが、容易に実現可能である。すなわち、本実施形態のフレキシブル生産システム１によれば、処理装置３を入れ替えることができるので、また、処理装置３を容易にかつ位置精度良く入れ替えることができるので、製品変更、工程変更、生産量変更などに容易に対応でき、生産の柔軟性を高めることができる。また、等ピッチで配置した処理装置３に対応してハンド部２１を等ピッチで移動させることができるので、ハンド部２１を移動させる制御が簡単化され、機械部１２の柔軟性、従って、生産の柔軟性を高めることができる。
【００６２】
（ライトカーテン）
図１、図２に示すように、フレキシブル生産システム１は、機械部１２と人セル部１１との境界に、その境界を横切る物体を検知する安全装置としてのライトカーテン７を備えている。ライトカーテン７は、上下方向に光源を配列した発光部７１と、発光部７１の各光源に対向して上下方向に受光素子を配列した受光部７２と、不図示の信号処理部とを備えている。発光部７１の各光源からの光は、機械部１２と人セル部１１との境界に面状に分布して光カーテン７３を形成する。作業者Ｍの身体の一部が光カーテン７３を横切ると、受光部７２における受光信号が変化するので、信号処理部がその信号変化に基づいて機械部１２の制御部（不図示）に対して緊急信号を出力し、機械部１２は制御部によって一時停止される。図１、図２に示す本実施形態の場合、作業者Ｍが機械部に対して部品の投入取出しを行う位置ａ１，ｂ２，ｃ１は、光カーテン７３の手前側に配置されている。
【００６３】
人セル部１１と機械部１２の境界上では、部品を機械部１２へ投入し、完成品を取り出す際に機械部１２に人が侵入することがあるが、人の出入りが可能なようにライトカーテン７を用いて境界を仕切っているので、従来用いられているような安全柵の場合のように人の動きが著しく阻害されてしまう、ということがない。光カーテン７３を人が横切ると、人が機械部１２に侵入したことを検知できるので、機械部１２を一時停止させて人の安全性を高めることができる。
【００６４】
（動作周期の表示部）
また、フレキシブル生産システム１は、人セル部１１側の作業者Ｍに機械部１２における動作周期を表示するための表示部８を備えている。表示部８は、機械部１２の制御部に接続され、例えば、各処理装置３における一連の動作の開始と終了に応じてパイロットランプを点灯および消灯する構成とされる。また、表示部８は、動作周期を数値的に表示するようにすることもできる。作業者Ｍは、表示部８によって機械部１２の動作周期を把握できるので、作業者間の作業時間のばらつきをできるだけ抑えることができる。すなわち、作業者Ｍが、機械部１２をペースメーカとして用いて作業することにより、１個当り生産時間のばらつきなど少なくして、より安定に生産することができる。
【００６５】
なお、本発明は、上記図１、図２に示した実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、搬送系２におけるアクチュエータ２２は、ハンド部２１を直線移動させるものに限らず、円周上の移動、一般的には曲線上の移動をさせるもの、さらには、曲線と直線とを組み合わせた経路に沿って移動させるものとすることができる。また、２つの端部を有する１本の曲線経路に沿って複数のハンド部２１が移動するようにアクチュエータ２２を構成してもよい。これらの場合に、載置台３１が、ハンド部２１の移動経路に沿って互いに等ピッチと成るように処理装置３を配置するのが望ましい。
【００６６】
同様に、途中部品搬入装置６は、直線状に部品載置台６２を移動させる直線搬送機構６１に代えて、任意曲線の経路に沿って部品載置台６２を任意の位置に移動させるものとすることができる。例えば、３次元的に配置されたレールに沿って部品載置台６２を非直線、非平面的に移動させるようにしてもよい。また、途中部品搬入装置６は、１系統に限らず複数系統とすることができる。この場合、同じ追加部品を並行して同じ工程中に搬入したり、異なる追加部品をそれぞれ異なる製造工程中に搬入するようにすることができる。また、部品載置台６２を、複数の追加部品を同時に載置可能な載置台とすることができる。これにより、追加部品を組み込むための処理装置３の処理能力に容易に追随して対応でき、また、組込用の処理装置３を増設する場合に、追加部品の供給速度制限からくる生産能力制限を解消することができる。また、不良部品を排出するためのコンベア３３を備えている処理装置３は、機械部１２の位置Ｄに限らず、例えば、位置Ｋにおける処理装置３の前または後などに、適宜配置することができる。このようなコンベアは、処理装置３として組み込む替わりに、別系統の搬送装置とすることもできる。また、人セル部１１における作業者Ｍは、生産形態に応じて、複数のフレキシブル生産システム１における人セル部１１を巡回するものとして、１つの人セル当たり１名以下とすることもできる。
【００６７】
（他の実施形態）
次に、図３乃至図１０によって、フレキシブル生産システムの他の実施形態を説明する。本実施形態のフレキシブル生産システム１は、図３、図４に示すように、順路の途中で部品が不良部品として排出された場合に、再投入すべき部品を作業者Ｍに指示する指示装置９と、作業者Ｍが追加部品を仮置きするため途中部品搬入装置６に設けたストッカＳＴと、順路の途中で人手により部品を不良部品として順路外に排出した場合に、作業者Ｍが部品を排出したことを機械部１２側に入力するための入力装置１０と、順路の最終段階において処理装置３が不良部品を排出して格納する排出容器３５と、この排出を行うための排出機構３５ａと、を備えている。また、機械部１２は、処理装置３から処理の不具合が通知された部品を不良部品として部品の順路から自動排出する部品排出装置（部品排出手段）を備えている。部品排出装置は、排出機構３５ａや、位置Ｄにおける処理装置３のコンベア３３（図１参照）などを含めて構成され、これらの他に、部品のネジ止め固定ができない等の不具合を検出する各処理装置３に備えられたセンサや、位置Ｈ，Ｉ，Ｊにおける機能検査を行う各処理装置３そのものや、部品を搬送する搬送装置２や、機械部１２を制御する制御部などの総体によって構成される。その他の構成は、上述の図１、図２に示した実施形態のフレキシブル生産システム１と同様であり、図１、図２を適宜参照する。以下、各要素について、順次説明する。
【００６８】
（指示装置とストッカ）
指示装置９とストッカＳＴについて説明する。人セル部１１から投入部４に投入された部品は、通常、複数の処理装置３を通った後、人セル部１１から途中部品搬入装置６によってダイレクトに途中の経路に投入された追加部品と結合され、次工程に流れる。しかしながら、部品が、位置Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかの処理装置３で不良とされた場合、その不良部品は、追加部品と結合される前に、位置Ｄにおける不良品回収用のコンベア３３を介して部品の順路から自動排出されるので、順路の途中に投入される追加部品と組み合わせる部品がなくなってしまう。そこで、人セル部１１側から不良排出された部品と同じ部品を機械部１２へ再投入する必要がある。これは、部品とその部品に対する追加部品とが、最終的に１セットに組み合わされて取り出されるように、機械部１２内に投入されている部品数を適切に維持することにより、機械部１２の稼働率を高く維持するためである。機械部１２における不図示の制御部は、どの部品がどの段階で部品排出装置によって不良部品として自動排出されたかを認識し、部品の再投入（必要部品のみを投入すること）の必要性を把握している。そこで、制御部は、指示装置９によって部品の再投入を作業者Ｍに指示する。作業者Ｍに指示する方法として、音声や光（ランプの点滅や、モニタ画面への表示）を用いることができる。
【００６９】
ここで、作業者Ｍの定型作業について説明する。作業者Ｍは、部品投入のため、部品と追加部品の両方を手に持って投入部４に行き、部品を投入し、その足で、途中部品搬入装置６のところに行って追加部品を投入し、さらに、その足で、取出部５のところに行って部品と追加部品とが一体となった部品（製品）を取り出す。作業者Ｍは、取り出した製品の外観チェック、梱包、箱詰めなどを行い、次の部品投入のための部品準備などを行い、以下、これらの動作を繰り返す。また、作業者Ｍが１人で複数の機械部１２に対応したり、１つの人セル部１１に複数の作業者Ｍが居て、各人が機械部１２に対して順番に対応することもある。
【００７０】
上述のような作業者Ｍの定型作業に対し、指示装置９に従って部品の再投入を行うのは非定型作業である。非定型作業は、作業手順の混乱を来したりして作業能率を下げることになるので、できるだけ回避する必要がある。例えば、人セル部１１における複数の作業者Ｍが順番に巡回して作業を行う場合に、非定型作業によって１人の作業者の作業が遅れると、それにつれて後続の作業者の作業も遅れることになる。しかしながら、非定型作業は不可避であり、非定型作業が発生した場合に、極力その影響が出ないようにする必要がある。例えば、指示装置９によって部品の再投入が指示されると、部品の投入のみを行う必要があり、追加部品は投入する必要がなくなるので、部品と追加部品とをもって投入部４に行った作業者Ｍは、投入不要となった追加部品をストッカＳＴに仮置きして取出部５のところに向かう。もしも、追加部品をそのまま持って、取出部５のところに向かうと、追加部品の所持やその後の処置が煩雑であり、作業が遅滞するおそれがある。
【００７１】
本システム１と作業者Ｍの一連の動作を説明する。図５に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ１）、部品が順路の途中で部品排出装置によって排出されたならば（Ｓ２でＹｅｓ）、指示装置９が再投入すべき部品を作業者Ｍに指示し（Ｓ３）、作業者Ｍは指示された部品を再投入し、続けて投入予定だった他の部品、すなわち追加部品をストッカＳＴに仮置きする（Ｓ４）。仮置き後（Ｓ４）、または、部品が順路の途中で排出されてないとの判断の後（Ｓ２でＮｏ）、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ５）、稼働継続（Ｓ５でＮｏ）、または終了とされる（Ｓ５でＹｅｓ）。
【００７２】
指示装置９を備えた本実施形態によれば、順路の途中で不良部品が排出された場合に、機械部１２に生じた部品の不足を解消することができるので、機械部１２の稼働率が下がらないようにすることができる。また、指示装置９によって再投入の指示をするので、作業者Ｍが常に機械部１２の状況を見ているとは限らず不良部品が排出されたか否かを認識できない状況においても、部品を再投入する必要がある場合に再投入を実施でき、機械部１２の動作が待ち状態になるのをより確実に回避できる。
【００７３】
また、ストッカＳＴを備えた本実施形態によれば、追加部品搬入装置６のところに投入のため持って行った追加部品を投入する必要がなくなった場合に、その追加部品をストッカＳＴに仮置きできるので、その追加部品の持ち帰り作業や戻し作業などといった作業者Ｍの、定型作業以外の作業を減らすことができ、作業者Ｍの作業効率を下げないようにすることができる。つまり、作業者Ｍは機械部１２に追加部品を投入するのを中止したとしても仮置き場所であるストッカＳＴに追加部品を置くことができるので、実質的に、作業者Ｍの作業は定型作業とすることができる。仮置きされた部品は、後でまとめて処理することにより、生産効率の低下を最小限にすることができる。
【００７４】
（入力装置）
次に、入力装置１０について説明する。機械部１２側で、搬送ミスや組立ミスなどが発生した場合に、人手によって部品を取り出すこと（排出すること）も行われる。機械部１２に各種センサを備えて、搬送系２や処理装置３その他の各部に存在する全ての投入された部品の存在をセンサによって逐一完全に把握することは、コストや効果の観点から現実的ではないので、作業者Ｍが部品を取り出したか否かを１００％機械部１２側で把握することはできない。そこで、作業者Ｍが部品を取り出した際には、入力装置１０を用いて、作業者Ｍが部品を取り出したという情報を作業者Ｍから機械部１２側へ入力する。機械部１２の制御部は、この入力された情報、例えば、どの部品をどの処理装置３から排出したかという情報に基づいて、上述の指示装置９を用いて作業者Ｍに部品の再投入を指示することができる。入力装置１０は、例えば、押しボタンやタッチパネルなどの入力装置で構成することができる。
【００７５】
本システム１と作業者Ｍの一連の動作を説明する。図６に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ１１）、順路の途中で人手により不良部品を排出したならば（Ｓ１２でＹｅｓ）、作業者Ｍは、不良部品を排出したことを入力装置１０を用いて機械部１２側に入力する（Ｓ１３）。入力後（Ｓ１３）、または、部品排出がないとの判断の後（Ｓ１２でＮｏ）、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ１５）、稼働継続または終了とされる。入力装置１０を備えた本実施形態によれば、人手により順路の途中で機械部１２が感知しないところで不良部品を排出した場合に、機械部１２側の制御における部品数の不整合などを解消して機械部１２における制御エラーなどの不具合発生を回避できるので、機械部１２の稼働率が下がらないようにすることができる。
【００７６】
（組合せ後の部品不良と指示装置）
次に、不良部品が発生したことにより作業者Ｍが取出部５から部品を取り出す必要がない場合に、上述の指示装置９が行う処理について説明する。部品とその部品に対する追加の部品とが組み合わされた後の互いに一体となった部品が、例えば、位置Ｋにおける処理装置３において不良品とされ、排出機構３５ａによって排出容器３５に排出されることにより、順路外に排出された場合に、そのような部品は取出部５に出てくることはない。このような組合せ後の部品に不良が発生した場合には、作業者Ｍは取出部５で部品（製品）を取り出すことができないので、作業者Ｍの次の作業である梱包作業などを行うことができなくなる。また、作業者Ｍが不良部品の次に機械部１２から出てくる製品を待って取り出しを行うと、その作業者Ｍは、製品１個分の部品（部品と追加部品）の投入に対し、不良品と次に出てくる製品の２個分の部品を取り出すことになり、投入と取り出しの数が合わなくなる。このような非定型作業が行われると、その作業者Ｍまたは、その後の作業者Ｍの作業手順に遅滞や混乱が生じたり、機械部１２における稼働が乱れたりすることになる。このような不具合発生を防止するために、機械部１２の制御部は、投入された部品や、追加部品や、排出された部品や、再投入された部品などの、諸々の部品の個数を常時把握して、機械部１２内の部品数の過不足を自動的に認識している。そして、指示装置９は、制御部からの部品排出の情報を受けて、部品排出装置が不良部品を排出したことにより人が取出部５から部品を取り出す必要がないと判断すると共に、取り出し作業をすることなく次の作業をするように表示して、作業者Ｍに知らせる。
【００７７】
本システム１と作業者Ｍの一連の動作を説明する。図７に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ２１）、部品が組み合わされた後に部品排出装置、例えば排出機構３５ａによって部品が順路から排出されたならば（Ｓ２２でＹｅｓ）、機械部１２は指示装置９によって、取出部５からの部品取出を行わずに次の作業を行うように作業者Ｍに指示する（Ｓ２３）。作業者Ｍに指示した後（Ｓ２３）、または、部品が組み合わされた後に順路から排出されてはいないとの判断の後（Ｓ２２でＮｏ）、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ２４）、稼働継続または終了とされる。本実施形態によれば、作業者Ｍが、既に排出された部品を取り出そうとして取出部５において無駄に待機することを防止できるので、作業者Ｍの作業効率、従って機械部１２の生産効率を落とさないようにすることができる。
【００７８】
（処理装置の稼働台数）
次に、機械部１２が処理装置３として同種のものを複数台含む場合に、機械部１２への部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、同種の処理装置３の稼働台数を増減することについて説明する。ここで、同種の処理装置３は、図１の位置Ａ，Ｂ，Ｃにおける処理装置３の組や、位置Ｈ，Ｉ，Ｊにおける処理装置３の組などである。このような同種の処理装置３は、機械部１２の動作サイクルタイム（動作周期、例えば、処理済み部品を取出部５の位置ｂ２に次々と出すときの時間間隔、またはその設定値）を速くするために複数台が稼働され、遅くてよい場合には稼働台数が減らされる。
【００７９】
本システム１の動作を説明する。図８に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ３１）、機械部１２の制御部は、機械部１２への部品投入サイクルタイムＴｃを自ら計測する（Ｓ３２）。サイクルタイムＴｃが閾値Ｈｃ以上であれば（Ｓ３３でＹｅｓ）、同種の処理装置３の稼働台数を減らし（Ｓ３４）、サイクルタイムＴｃが閾値Ｈｃ以上でなければ（Ｓ３３でＮｏ）、稼働台数を通常台数とする（Ｓ３５）。その後、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ３６）、稼働継続または終了とされる。部品投入サイクルタイムＴｃは、過去の平均値、例えば、過去１０回の部品投入サイクルタイムの平均値を用いるようにする。本実施形態によれば、例えば、人セル部１１への投入人数の増減や、作業者の熟練度の違いなどによって、部品投入のサイクルタイムＴｃが増減するときに、そのサイクルタイムＴｃに見合った台数の処理装置３だけを稼働するように稼働数をリアルタイムで増減することにより、装置稼働のためのエネルギ低減や、処理装置の消耗防止ができる。閾値Ｈｃは大きさの異なる複数種類として、サイクルタイムＴｃを２段階ではなく複数段階で評価し、台数増減を複数段階で行うようにしてもよい。
【００８０】
（人へのサイクルタイム指示）
次に、機械部１２への部品の投入サイクルタイムＴｃの計測結果に基づいて、指示装置９を用いて、作業者Ｍに部品投入または部品取出を指示することについて説明する。図９に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ４１）、機械部１２の制御部は、機械部１２への部品投入サイクルタイムＴｃを自ら計測し（Ｓ４２）、その計測値Ｔｃよりも一定時間δだけ短い時間間隔（Ｔｃ−δ）で、作業者Ｍに部品投入または部品取出を指示する（Ｓ４３）。その後、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ４４）、稼働継続または終了とされる。
【００８１】
部品投入サイクルタイムＴｃは、過去の平均値、例えば、過去１０回の部品投入サイクルタイムの平均値を用いるようにすればよい。また、複数人の作業者Ｍが、人セル部１１内で交互に作業をする場合に、複数の作業者の中で最も作業が速い人のサイクルタイムを部品投入サイクルタイムＴｃとしてもよい。また、機械部１２の動作サイクルタイムは時間間隔（Ｔｃ−δ）よりもある一定の割合、または一定の時間だけ、さらに短い時間となるように調整しておく。これにより機械部１２の動作サイクルタイムは作業者Ｍのサイクルタイムよりも常に少し速い状況で稼働し、作業者Ｍの改善能力を最大限に引き出すことができる。本実施形態によれば、作業者Ｍの作業時間間隔よりも少し早目の作業要求を常にリアルタイムで作業者Ｍに出すことにより、作業者Ｍの作業効率の向上を常に促し、作業熟練度の向上や作業効率の向上を図ることができる。
【００８２】
（機械部のサイクルタイム）
次に、機械部１２の動作サイクルタイムを、複数の作業者Ｍ毎に計測した作業のサイクルタイムの中で最も短い時間に基づいてリアルタイムで自動調整することについて説明する。図１０に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ５１）、機械部１２の制御部は、作業に従事するｋ人の作業者の全員について、作業者Ｍ毎に機械部１２への部品投入サイクルタイムＴｃ（ｎ）、ｎ＝１，２，・・，ｋを自ら計測し（Ｓ５２）、これらのサイクルタイムのうちで一番短いサイクルタイムＴｃ（ｘ）に基づいて機械部１２の動作サイクルタイムＴｍを設定する（Ｓ５３）。例えば、Ｔｍは、Ｔｃ（ｘ）よりもある一定の割合、または一定の時間だけ、さらに短い時間となるように設定すればよい。その後、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ５４）、稼働継続または終了とされる。本実施形態によれば、人セル部１１における個々の作業者の中で最も作業の速い人の作業サイクルタイムに基づいて機械部１２を動かすことにより、作業者Ｍの待ち時間などの無駄を減らして、作業熟練度の向上や作業効率向上を図ることができる。複数の作業者Ｍの各人毎の部品投入サイクルタイムＴｃ（ｎ）は、各人に識別用のＲＦＩＤタグなどを装着させて部品投入タイミングを各人毎に記録することにより計測することができる。なお、各個人別のサイクルタイムは、機械部１２と作業者Ｍとを１対１対応をさせるために、人数に応じて換算する必要がある。
【００８３】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限らず種々の変形が可能である。例えば、機械部１２に投入される部品として、部品とその部品に対する追加の部品の２種類の場合を説明したが、３種類以上の任意の複数の部品を投入すると共に、これらの部品の組合せから成る部品（製品）を取出部５から取り出すようにしてもよい。この場合、投入部４や途中部品搬入装置６のいずれか、または両方を増設してもよい。この場合、部品の順路の途中において、複数種類の部品や部品を組合せて成る部品に不良が発生すると、適宜順路外に排出される。従って、例えば、図３乃至図５で示した再投入すべき部品や、ストッカＳＴに仮置きされる部品は、排出される部品に応じて変動し、指示装置９は、そのような変動に対応した指示を作業者Ｍに出す。また、搬送系２、処理装置３、不良部品排出用のコンベア３３、排出機構３５ａ等は、部品とその組合せから成る製品の種類や特性に応じて、配置や構成の変更、台数変更などが適宜行われる。また、表示部８と指示装置９とは、同じ装置、例えばモニタ表示装置を備えたコンピュータによって構成することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ フレキシブル生産システム
３ 処理装置
４ 投入部
５ 取出部
６ 途中部品搬入装置
７ ライトカーテン
８ 表示部
９ 指示装置
２ａ 当接部
１０ 入力装置
１１ 人セル部
１２ 機械部
２０ ベースフレーム
２１ ハンド部
２２ アクチュエータ
３０ 台車
３３ コンベア
３０ａ 車輪
ＳＴ ストッカ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セル生産方式のフレキシブル生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産量の増減や多品種変量生産に柔軟に対応できるフレキシブル生産システムとしてセル生産システムが採用されている。セル生産システムは、作業者がセルと呼ばれる作業場所で複数の作業工程を行って１つの製品、または複数工程毎の完成品を作り上げる自己完結性の高いシステムである。セル生産システムやこのシステムを用いたセル生産方式は、作業者の多能工化を推進でき、製品仕様変更への対応が容易であり、また設備投資が少なくて済むという利点がある。
【０００３】
また、人を配置した人セルに代えて、ロボットを配置したロボットセルによるセル生産システムも構成できる。例えば、１台のロボットが複数種類の作業工程を行って複数の製品をバッチ的に生産する構成とすることができる。この場合、種類の異なる作業工程に応じてロボットハンドを交換したり、必要なワークや部品を自動で適切に準備したりする必要がある。そこで、このような交換や準備に要する時間を短縮すべく作業工程の順番やシステム構成を工夫した物品組付け装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９７３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したようなセル生産システムを適用したフレキシブル生産システムにおいては、さらに柔軟に、より短時間で、生産数量の増減に対応することが求められている。例えば、生産システムをロボットセルが集合した機械部と人セルの混合によって構成することが考えられる。この場合、品種変更や生産量変動に対する柔軟性が、機械部における生産工程の自動化によって損なわれることを回避しなければならない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであって、人の生産性は落とすことなく容易かつ柔軟にシステムの再編成を可能とすると共に、人のフレキシブル性は活かしつつ生産性を向上させることのできるフレキシブル生産システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、人の作業領域である人セル部に隣接して配置され、人セル部から投入される部品に処理を施す機械部を備えたフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部は、部品を把持し移載するための複数のハンド部と、前記ハンド部を移動させる複数のアクチュエータと、前記各アクチュエータによる前記ハンド部の移動の方向に沿って配置され、前記部品に対して処理を施す複数の処理装置と、前記人セル部側から当該機械部に対して部品を投入するための投入部と、当該機械部から前記人セル部側に部品を取り出すための取出部と、前記投入部から前記各処理装置を経由して前記取出部に至る部品の順路の途中に前記人セル部側から前記部品に対する追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置と、を備えているものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記複数のアクチュエータは、互いに平行に離間して水平配置された２本のアクチュエータと、前記２本のアクチュエータの共通の一端部側において両アクチュエータに対して段違いに交差する１本のアクチュエータとから成り、前記投入部または取出部がそれぞれ前記平行配置された２本のアクチュエータのいずれかの各他端部側に配置され、前記ハンド部は、前記３本のアクチュエータに少なくとも２つずつ備えられているものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記ハンド部は、前記処理装置間における部品の移載を、部品を仮置きすることなく直接行うものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記処理装置は、前記機械部に対して着脱自在とされているものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記処理装置は、車輪付の台車に乗せられており、前記台車を前記アクチュエータのベースフレームに設けた当接部に突き当てることにより該アクチュエータに対する離間位置が決められ、前記台車の前記ベースフレームからの機械的高さにより高さ位置が決められ、前記アクチュエータによる移動方向における前記ハンド部との相対位置が該アクチュエータを制御するソフトウエアによる設定によって決められるものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記アクチュエータの１つに属する処理装置は、互いに等ピッチで配置されているものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部は、不良部品を排出するためのコンベアを備えているものである。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部と人セル部の境界に該境界を横切る物体を検知するためのライトカーテンを備えているものである。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部における動作周期を表示するための表示部を備えているものである。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部は、前記処理装置から処理の不具合が通知された部品を不良部品として部品の順路から自動排出する部品排出手段と、前記部品排出手段によって部品が不良部品として排出された場合に、再投入すべき部品を人に指示する指示装置と、を備えているものである。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、人手により部品を不良部品として前記機械部から排出した場合に、人が部品を排出したことを前記機械部側に入力するための入力装置を備えているものである。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、人が部品を仮置きするためのストッカを前記投入部または前記途中部品搬入装置に設けているものである。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項１０に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記部品排出手段が不良部品を排出したことにより人が前記取出部から部品を取り出す必要がないと判断すると共に、取り出し作業をすることなく次の作業をするように人に指示する指示装置を備えているものである。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部が前記処理装置として同種のものを複数台含む場合に、該機械部が自ら計測した部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、前記同種の処理装置の稼働台数を増減するものである。
【００２１】
請求項１５の発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部が自ら計測した部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、その計測値より一定時間短い時間間隔で人に部品投入または部品取出を指示する指示装置を備えているものである。
【００２２】
請求項１６の発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システムにおいて、前記機械部のサイクルタイムを、前記機械部が人毎に自ら計測した部品の投入サイクルタイムの中で最も短い時間に基づいて自動調整するものである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、順路の途中に人セル側から追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置を備えたので、人が人セル内でのみ作業でき、人の生産性は落とすことなく人のフレキシブル性は活かしつつ、生産性を向上できる人機械協調型のセル生産方式のフレキシブル生産システムを提供することができる。この途中部品搬入装置は、機械部側から人セル側に手を差し延べて追加部品を取りに行く装置と考えられ、これにより機械部に柔軟性を持たせることができ、システム全体としての柔軟性を簡単かつ容易に構築することができる。このような途中部品搬入装置を備えて機械部と人セルとの協調性を付与された人と機械のハイブリッドシステムは、容易かつ柔軟にシステムの再編成ができると共に、機械部と人セルの各々の特性を活かして生産性を向上させることができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、３本のアクチュエータを互いに交差させて配置したので、投入部から取出部に至る部品の順路を自然に形成できると共に、投入部と取出部とを近接して配置することができる。投入部と取出部とが近接配置されることにより、人セル内で作業する人の移動や動作および部品の移動に係る移動距離が短縮されるので、作業効率を向上することができる。また、各アクチュエータに少なくとも２つのハンド部を備えたので、人の両手動作のような動作が可能になり、処理装置に係る部品移載の時間を短縮することができ生産性を向上させることができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、処理装置間の部品の移載を、中継することなくハンド部によって直接行うようにしたので、処理装置に対してコンベアなどを介して部品を出し入れする必要がなく、搬送のムダを省き、生産性を向上させることができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、処理装置を入れ替えたり、取り外したりすることができるので、製品変更、工程変更、生産量変更などに容易に対応でき、生産の柔軟性を高めることができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、処理装置を容易かつ位置精度良く入れ替えることができるので、製品変更、工程変更、生産量変更などに容易に対応でき、生産の柔軟性を高めることができる。
【００２８】
請求項６の発明によれば、ハンド部を等ピッチで移動させることができるので、ハンド部を移動させる制御が簡単化され、生産の柔軟性を高めることができる。
【００２９】
請求項７の発明によれば、機械部において不良品が発生した場合に、不良品の排出が可能であり、不良品が発生しても生産を止めることなく継続することができ、生産性を向上させることができる。
【００３０】
請求項８の発明によれば、人が機械部に侵入したことを検知できるので、機械を一時停止させて人の安全性を高めることができる。
【００３１】
請求項９の発明によれば、表示部によって機械部の動作周期を把握できるので、機械部をペースメーカとして用いて作業でき、１個当り生産時間のばらつき少なくして安定に生産することができる。
【００３２】
請求項１０の発明によれば、不良部品が排出された場合に、機械部内に生じた部品の不足、すなわち、部品とその部品に対する追加部品とから成る組を形成するために必要な部品の不足を解消できるので、機械部の稼働率が下がらないようにすることができる。
【００３３】
請求項１１の発明によれば、人手により機械部が感知しないところで不良部品を排出した場合に、機械部側の制御における部品数の不整合などを解消して機械部における不具合発生を回避するようにでき、機械部の稼働率が下がらないようにすることができる。
【００３４】
請求項１２の発明によれば、投入部と途中部品搬入装置に投入するため持って行った部品のいずれかが投入する必要がなくなった場合に、その部品をストッカに仮置きできるので、その部品の持ち帰り作業や戻し作業などといった人の非定型作業を減らすことができ、人の作業効率を下げないようにすることができる。
【００３５】
請求項１３の発明によれば、既に排出された部品を取り出そうとして取出部において無駄に待機する、ということを防止でき、人の作業効率、従って機械部の生産効率を落とさないようにすることができる。
【００３６】
請求項１４の発明によれば、例えば、人セル部における人数の増減や作業者の熟練度の違いなどによって、部品投入のサイクルタイムが増減するときに、そのサイクルタイムに見合った台数の処理装置だけを稼働するように稼働数を増減することができ、装置稼働のためのエネルギを低減したり、装置の消耗を防いだりすることができる。
【００３７】
請求項１５の発明によれば、人の作業繰り返し間隔よりも少し早目の作業要求を常に人に出すことにより、人の作業効率の向上を常に促して、作業熟練度の向上や作業効率の向上を図ることができる。
【００３８】
請求項１６の発明によれば、人セル部の個々の作業者の作業速度に応じて機械部を動かすことにより、人の待ち時間などの無駄を減らして、作業熟練度の向上や作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るフレキシブル生産システムについての平面図。
【図２】同上システムの斜視図。
【図３】同上システムの他の実施形態を示す部分平面図。
【図４】同上システムの部分斜視図。
【図５】同上システムの動作例を示すフローチャート。
【図６】同上システムの他の動作例を示すフローチャート。
【図７】同上システムのさらに他の動作例を示すフローチャート。
【図８】同上システムのさらに他の動作例を示すフローチャート。
【図９】同上システムのさらに他の動作例を示すフローチャート。
【図１０】同上システムのさらに他の動作例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の一実施形態に係るフレキシブル生産システムについて、図面を参照して説明する。フレキシブル生産システム１は、図１、図２に示すように、人セル部１１に隣接して機械部１２を備えて人機械協調型とされたセル生産方式の生産システムである。人セル部１１は、自動化が困難な作業や、自動化するにはコストやスペースが増加し過ぎるような部品供給作業、梱包作業などを行う人の作業領域である。機械部１２は、人セル部１１から投入される部品に処理を施した後、人セル部１１に処理済み品を戻す処理を行う。機械部１２は不図示の制御部を備えており、機械部１２を構成する各構成要素の動作は、その制御部によって制御される。以下、機械部１２の主要構成に注目して説明を行い、その後、機械部１２の組み替え、および機械部１２と人セル部１１との連携に関する構成（台車３０、ライトカーテン７、表示部８等）について説明する。
【００４１】
機械部１２は、矩形の３辺に沿ってそれぞれ平行に配置された３系統の直線移動型の搬送系２と、各搬送系２に沿って配置された複数の処理装置３と、人セル部１１側から機械部１２に対して部品を投入するための投入部４と、機械部１２から人セル部１１側に部品を取り出すための取出部５と、投入部４から各処理装置３を経由して取出部５に至る部品の順路の途中に人セル部１１側から前記部品に対する追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置６と、を備えている。
【００４２】
各搬送系２は、部品を把持し移載するための２つのハンド部２１と、ハンド部２１を直線的に移動させるアクチュエータ２２とを備えている。２本のアクチュエータ２２は、人セル部１１側から機械部１２の奥行き方向に向けて、互いに平行に水平配置されている。これらは、互いに同等の構成を有している。他の１本のアクチュエータ２２は、前記２本のアクチュエータ２２の共通の一端部側、すなわち人セル部１１側から見て機械部１２の奥方側において、両アクチュエータ２２に対して段違いに直交して交差するように配置されている。奥方側のアクチュエータ２２は、２本の平行なアクチュエータ２２よりも下側に配置されている。各アクチュエータ２２が、このように段違いに交差していることから、各ハンド部２１は、各アクチュエータ２２の端から端まで移動することができる。また、各搬送系２が組み合わされた結果、機械部１２の領域が、搬送系２によって囲まれた内部領域側と搬送系２の外側に位置する外部領域側とに２分されている。
【００４３】
各ハンド部２１は、それぞれが属するアクチュエータ２２の長手方向に沿って、２つのハンド部２１が互いに追い越すことなく独立に移動制御される。また、各ハンド部２１は、開閉され上下動される把持部を有し、その把持部を用いて、所定位置に配置された部品を把持して拾い上げたり、把持した部品を所定位置に載置したりして、部品を移載する。各ハンド部２１が部品を移載する所定位置（下記の載置台３１等）は、一定の水平高さ、およびアクチュエータ２２から一定の距離に設定されている。
【００４４】
処理装置３は、部品加工、部品追加、検査、印字などの処理を全自動で行う装置である。処理装置３は、部品が載置される載置台３１またはコンベア３３と、処理部３２またはコンベア３３に連結された格納部３４とを有している。ここで、説明の便のため、機械部１２における処理装置３の位置を、右手前側から位置Ａ，・・，Ｋによって区別する。このような処理装置３は、本実施形態の場合、人セル部１１側から見て機械部１２の右側に４台、奥方側に２台、左側に４台備えられている。処理装置３は、搬送系２によって機械部１２の領域を２分して成る外部領域側に配置されている。また、位置Ａ側が部品投入側であり、位置Ｋ側が部品取出側である。ここで装置例を述べると、位置Ａ，Ｂ，Ｃにおける処理装置３は同等であって互いに独立並列処理を行う部品加工装置であり、位置Ｄにおける処理装置３は不良部品回収用装置であり、位置Ｅ，Ｇにおける処理装置３は他の部品加工装置であり、位置Ｈ，Ｉ，Ｊにおける処理装置３は同等であって互いに独立並列処理を行う機能検査装置であり、位置Ｋにおける処理装置３は印字装置である。なお、位置Ｆにおける破線で示した処理装置３は、本実施形態では、機械部１２から外された状態、または休止状態とされている。
【００４５】
投入部４は、直線搬送機構４１と、部品載置台４２とを備えている。部品載置台４２は、直線搬送機構４１における人セル部１１側の位置ａ１と機械部１２の奥方側の位置ａ２との間を、直線搬送機構４１によってシャトル移動（往復移動）する。部品載置台４２のシャトル移動により、人セル部１１側から機械部１２に対して部品が投入される。位置ａ２における部品載置台４２の位置は、上述のように、ハンド部２１が部品を把持して拾い上げ可能な所定位置とされている。
【００４６】
取出部５は、直線搬送機構５１と、部品載置台５２とを備えており、投入部４とは逆向きの部品搬送を行う。部品載置台５２は、直線搬送機構５１における機械部１２の奥方側の位置ｂ１と人セル部１１側の位置ｂ２との間を、直線搬送機構５１によってシャトル移動する。部品載置台５２のシャトル移動により、機械部１２側から人セル部１１側に部品を取り出し可能とされる。位置ｂ１における部品載置台５２の位置は、上述同様に、ハンド部２１が部品を把持して載置可能な所定位置とされている。
【００４７】
途中部品搬入装置６は、直線搬送機構６１と、部品載置台６２とを備えて、投入部４と同様の搬送を行うものである。部品載置台６２は、直線搬送機構６１における人セル部１１側の位置ｃ１と機械部１２の奥方側の位置ｃ２との間を、直線搬送機構６１によってシャトル移動する。部品載置台６２のシャトル移動により、人セル部１１側から機械部１２における部品の順路の途中に前記部品に対する追加部品が投入される。位置ｃ２における部品載置台６２の位置は、上述同様に、ハンド部２１が部品を把持して拾い上げ可能な所定位置とされている。この場合、位置ｃ２における追加部品を扱うハンド部２１は、奥方側のアクチュエータ２２に属するハンド部２１である。
【００４８】
次に、フレキシブル生産システム１の動作を説明する。ここで生産される製品は、例えば、蓋部品を有する容器部品にセンサと回路基板を内蔵する製品であって、蓋部品に操作用のスイッチを有する電気製品であるとする。その生産の概略は次の如くである。人セル部１１における作業者Ｍが、容器部品にセンサと回路基板を仮置きして投入部４から投入し、さらに、蓋部品を途中部品搬入装置６から投入する。すると、機械部１２が、これらの部品を組み立てた後、性能検査、印字処理を行って取出部５に載置する。作業者Ｍは取出部５から製品を取出し、外観検査、スイッチの操作感触検査等を行い、合格品と不合格品とを選別して１個の製品生産が終了する。以下、詳細に述べる。
【００４９】
人セル部１１における作業者Ｍは、センサと回路基板を仮置きした容器部品を位置ａ１における部品載置台４２に載せる。すると、部品載置台４２が位置ａ２に移動し、ハンド部２１が位置Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかに位置する受入可能な部品加工用の処理装置３の載置台３１に容器部品を載置する。部品加工用の処理装置３は、それぞれ不図示のネジ供給部を有し、そこから供給されるネジを用いてセンサと回路基板を容器部品にネジ止め固定する。前記により固定された部品は、奥方側のハンド部２１によって位置Ｅにおける処理装置３の載置台３１に移載される。また、前記ネジ止め固定ができないなどの不具合が発生した場合には、処理装置３から不図示の制御部にその旨が通知される。不具合のある容器部品は、ハンド部２１によって位置Ｄにおけるコンベア３３上に載置され格納部３４に格納される。作業者Ｍは、位置ａ１における部品載置台４２が空の状態である限り容器部品を部品載置台４２に載せる作業を行う。
【００５０】
また、作業者Ｍは、位置ｃ１における部品載置台６２が空の状態である限り追加の部品である蓋部品を部品載置台６２に載せる作業を行う。すると、途中部品搬入装置６は、蓋部品が載置された部品載置台６２を位置ｃ１に移動させる。奥方側の搬送系２のハンド部２１は、部品載置台６２における蓋部品を、位置Ｅにおける処理装置３の載置台３１に載置されている容器部品の上に重ねて移載する。空になった部品載置台６２は、直線搬送機構６１によって位置ｃ１に戻される。蓋部品を備えた容器部品は、位置Ｅにおいて位置合わせされた後、ハンド部２１によって位置Ｇにおける処理装置３の載置台３１に移載される。位置Ｇにおける処理装置３は、不図示のネジ供給部を有し、そこから供給されるネジを用いて容器部品に蓋部品をネジ止め固定する。
【００５１】
上述のネジ止め固定された部品は、左方側の搬送系２のハンド部２１によって位置Ｈ，Ｉ，Ｊのいずれかに位置する受入可能な機能検査用の処理装置３の載置台３１に載置され、機能検査が行われる。機能検査の終了した部品は、ハンド部２１によって位置Ｋにおける処理装置３の載置台３１に載置され、その処理部３２においてロット番号等の印字が、例えばレーザを用いて行われる。機能検査により発見された不具合製品には、その旨の印字が施されるか、または印字なしとされて、良品との識別が可能とされる。また、印字は、部品表面に直接行うこともでき、予め部品表面に添付したラベル表面に行うこともできる。さらに、処理装置３の構成変更により、不良履歴をラベルシールに印字して不良部品に貼り付ける構成とすることもできる。
【００５２】
処理装置３によって全ての処理が行われた部品（製品）は、ハンド部２１によって位置ｂ１における部品載置台５２に移載された後、位置ｂ２に移動され、作業者Ｍによって取り上げられる。部品載置台５２は、その後、位置ｂ１に戻される。作業者Ｍは、不良品を所定の位置に取り除き、良製品について外観検査やスイッチの操作感触検査や調整等を行った後、所定の製品格納箱に格納する。以上の動作が、それぞれ人セル部１１と機械部１２において、所定量の部品について行われる。
【００５３】
上述のように、本実施形態のフレキシブル生産システム１によれば、機械部１２では、２つのアクチュエータ２２と１つの交差アクチュエータ２２とによって搬送経路を形成し、その搬送経路の外周側に処理装置３を配置しているので、処理装置３間の搬送距離が極力少なくなっており、機械部１２の稼働率を高めることができる。また、各アクチュエータ２２に取り付けた２つづつのハンド部２１は、部品を仮置きすることなく、ハンド部２１から処理装置３に部品を直接投入、取り出し可能な配置とされ、機械部１２の稼働率を高めることができる。
【００５４】
本システム１によれば、順路の途中に追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置６を備えたので、作業者が人セル部１１内でのみ作業でき、人の生産性は落とすことなく人のフレキシブル性（作業対応性）は活かしつつ、生産性を向上できる人機械協調型のセル生産方式の生産システムが得られる。途中部品搬入装置６は、機械部１２側から人セル部１１側に手を出して追加部品を取りに行く装置であり、これにより機械部１２に柔軟性を持たせることができ、システム全体としての柔軟性を簡単かつ容易に構築できる。すなわち、途中部品搬入装置６を備えて機械部１２と人セル部１１との協調性を付与された人と機械のハイブリッドシステムは、容易かつ柔軟にシステムの再編成ができ、さらに、機械部１２と人セル部１１の各々の特性を活かして生産性を向上させることができる。
【００５５】
さらに述べると、一般に、人の作業領域を人セル部１１に局在させて集めることにより、人セル部１１と機械部１２を分離した構成として、人の作業効率や人の配置効率を高めることができる。しかしながら、人の作業と機械の作業とは、処理対象の商品における作業順序の関係よって、必ずしもきれいに作業分離ができない場合が多く発生する。この点、本実施形態のフレキシブル生産システム１によれば、途中部品搬入装置６を備えることにより、搬送経路の途中に追加部品を人セル部１１側から投入することができるので、作業順序（搬送経路）に制約されることなく、人セル部１１と機械部１２とを分離することが可能になる。すなわち、途中部品搬入装置６を備えることにより、人セル部１１と機械部１２とを分離したシステムを容易かつ柔軟に構成できる。このようにすることにより、人セル部１１の部分はセル生産の形態をとることができ、柔軟な生産が可能になる。一方機械部１２は、処理装置３の効率を徹底的に高めることができ、従来からの大量コンベア生産などの自動化ラインの考え方に近い生産が可能となる。
【００５６】
また、本システム１によれば、３本のアクチュエータ２２を互いに交差させて配置したので、投入部４から取出部５に至る部品の順路を自然に形成できると共に、投入部４と取出部５とを近接して配置することができる。投入部４と取出部５とが近接配置されることにより、人セル部１１内で作業する人の移動や動作および部品の移動に係る移動距離が短縮されるので、作業効率を向上することができる。また、各アクチュエータ２２に少なくとも２つのハンド部２１を備えるようにしたので、ハンド部２１による人の両手動作のような動作が可能になり、処理装置３に係る部品移載の時間を短縮することができ生産性を向上させることができる。
【００５７】
また、本システム１によれば、処理装置３間の部品の移載を、ハンド部２１によって直接行うようにしたので、ハンド部２１と処理装置３の間に中継用のコンベアなどを介在させて部品を出し入れする必要がなく、コンベアそのものの無駄やコンベアによる受け渡し時間と搬送時間の無駄を省くことができ、生産性を向上させることできる。また、本システム１において、機械部１２に、不良部品を排出するためのコンベア（位置Ｄにおける処理装置３）を備えているので、機械部１２において不良品が発生した場合に、不良品の自動排出が可能であり、不良品が発生しても生産を止めることなく継続することができ、生産性を向上させることができる。
【００５８】
（処理装置の着脱）
次に、主に図２を参照して、生産の変動に対する機械部１２の柔軟な対応性について説明する。フレキシブル生産システム１は、上述の搬送系２および途中部品搬入装置６の構成を機械部１２に備えていることに加え、各処理装置３が機械部１２に対して着脱自在とされる構成を備えている。すなわち、各処理装置３は、車輪３０ａ付の台車３０に乗せられており、台車３０をアクチュエータ２２のベースフレーム２０に設けた当接部２ａに突き当てることによりアクチュエータ２２に対する離間位置が決められる。ベースフレーム２０は、複数の処理装置３に対して共通となるように、または、１つのアクチュエータ２２における全ての処理装置３に対して共通となるように、または、機械部１２における全ての処理装置３に対して共通となるように設けられ、台車３０は、寸法、形状ともすべての処理装置３に共通な構造とされている。
【００５９】
また、台車３０のベースフレーム２０からの機械的高さにより処理装置３の高さ位置、従って載置台３１の高さ位置が決められる。ベースフレーム２０には、台車３０の車輪３０ａをガイドするガイドレール２ｂが所定の設定位置に設けられている。ガイドレール２ｂに沿って台車３０を移動させて設置することにより、アクチュエータ２２に沿ったハンド部２１の移動方向における処理装置３の位置が決められる。さらに、処理装置３とハンド部２１とのアクチュエータ２２に沿った方向の相対位置は、アクチュエータ２２を制御するソフトウエアによる設定によって調整することができる。
【００６０】
また、１つのアクチュエータ２２に属する複数の処理装置３は、ガイドレール２ｂの設定により、互いに等ピッチとなるように配置される。従って、同一種類の処理装置３の場合、それらの載置台３１は互いに等ピッチとなる。また、処理装置３に、電気的に共通規格のインターフェイスを備えることにより、処理装置３を機械部１２に対して電気的にもワンタッチで着脱可能とされている。
【００６１】
また、処理装置３は機械部１２に対して自在に着脱可能であり、かつ、共通仕様の台車３０に載っていることから、アクチュエータ２２に対してどの配置位置でも配置可能であるので、生産される品種や生産工程を変更する場合に、処理装置３を入れ替えることにより柔軟かつ迅速に対応が可能である。また、人セル部１１の人数は、本実施形態では１名として説明したが、人数が増減する場合に、処理装置３の台数を増減することにより機械部１２のサイクルタイムを増減することが、容易に実現可能である。すなわち、本実施形態のフレキシブル生産システム１によれば、処理装置３を入れ替えることができるので、また、処理装置３を容易にかつ位置精度良く入れ替えることができるので、製品変更、工程変更、生産量変更などに容易に対応でき、生産の柔軟性を高めることができる。また、等ピッチで配置した処理装置３に対応してハンド部２１を等ピッチで移動させることができるので、ハンド部２１を移動させる制御が簡単化され、機械部１２の柔軟性、従って、生産の柔軟性を高めることができる。
【００６２】
（ライトカーテン）
図１、図２に示すように、フレキシブル生産システム１は、機械部１２と人セル部１１との境界に、その境界を横切る物体を検知する安全装置としてのライトカーテン７を備えている。ライトカーテン７は、上下方向に光源を配列した発光部７１と、発光部７１の各光源に対向して上下方向に受光素子を配列した受光部７２と、不図示の信号処理部とを備えている。発光部７１の各光源からの光は、機械部１２と人セル部１１との境界に面状に分布して光カーテン７３を形成する。作業者Ｍの身体の一部が光カーテン７３を横切ると、受光部７２における受光信号が変化するので、信号処理部がその信号変化に基づいて機械部１２の制御部（不図示）に対して緊急信号を出力し、機械部１２は制御部によって一時停止される。図１、図２に示す本実施形態の場合、作業者Ｍが機械部に対して部品の投入取出しを行う位置ａ１，ｂ２，ｃ１は、光カーテン７３の手前側に配置されている。
【００６３】
人セル部１１と機械部１２の境界上では、部品を機械部１２へ投入し、完成品を取り出す際に機械部１２に人が侵入することがあるが、人の出入りが可能なようにライトカーテン７を用いて境界を仕切っているので、従来用いられているような安全柵の場合のように人の動きが著しく阻害されてしまう、ということがない。光カーテン７３を人が横切ると、人が機械部１２に侵入したことを検知できるので、機械部１２を一時停止させて人の安全性を高めることができる。
【００６４】
（動作周期の表示部）
また、フレキシブル生産システム１は、人セル部１１側の作業者Ｍに機械部１２における動作周期を表示するための表示部８を備えている。表示部８は、機械部１２の制御部に接続され、例えば、各処理装置３における一連の動作の開始と終了に応じてパイロットランプを点灯および消灯する構成とされる。また、表示部８は、動作周期を数値的に表示するようにすることもできる。作業者Ｍは、表示部８によって機械部１２の動作周期を把握できるので、作業者間の作業時間のばらつきをできるだけ抑えることができる。すなわち、作業者Ｍが、機械部１２をペースメーカとして用いて作業することにより、１個当り生産時間のばらつきなど少なくして、より安定に生産することができる。
【００６５】
なお、本発明は、上記図１、図２に示した実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、搬送系２におけるアクチュエータ２２は、ハンド部２１を直線移動させるものに限らず、円周上の移動、一般的には曲線上の移動をさせるもの、さらには、曲線と直線とを組み合わせた経路に沿って移動させるものとすることができる。また、２つの端部を有する１本の曲線経路に沿って複数のハンド部２１が移動するようにアクチュエータ２２を構成してもよい。これらの場合に、載置台３１が、ハンド部２１の移動経路に沿って互いに等ピッチと成るように処理装置３を配置するのが望ましい。
【００６６】
同様に、途中部品搬入装置６は、直線状に部品載置台６２を移動させる直線搬送機構６１に代えて、任意曲線の経路に沿って部品載置台６２を任意の位置に移動させるものとすることができる。例えば、３次元的に配置されたレールに沿って部品載置台６２を非直線、非平面的に移動させるようにしてもよい。また、途中部品搬入装置６は、１系統に限らず複数系統とすることができる。この場合、同じ追加部品を並行して同じ工程中に搬入したり、異なる追加部品をそれぞれ異なる製造工程中に搬入するようにすることができる。また、部品載置台６２を、複数の追加部品を同時に載置可能な載置台とすることができる。これにより、追加部品を組み込むための処理装置３の処理能力に容易に追随して対応でき、また、組込用の処理装置３を増設する場合に、追加部品の供給速度制限からくる生産能力制限を解消することができる。また、不良部品を排出するためのコンベア３３を備えている処理装置３は、機械部１２の位置Ｄに限らず、例えば、位置Ｋにおける処理装置３の前または後などに、適宜配置することができる。このようなコンベアは、処理装置３として組み込む替わりに、別系統の搬送装置とすることもできる。また、人セル部１１における作業者Ｍは、生産形態に応じて、複数のフレキシブル生産システム１における人セル部１１を巡回するものとして、１つの人セル当たり１名以下とすることもできる。
【００６７】
（他の実施形態）
次に、図３乃至図１０によって、フレキシブル生産システムの他の実施形態を説明する。本実施形態のフレキシブル生産システム１は、図３、図４に示すように、順路の途中で部品が不良部品として排出された場合に、再投入すべき部品を作業者Ｍに指示する指示装置９と、作業者Ｍが追加部品を仮置きするため途中部品搬入装置６に設けたストッカＳＴと、順路の途中で人手により部品を不良部品として順路外に排出した場合に、作業者Ｍが部品を排出したことを機械部１２側に入力するための入力装置１０と、順路の最終段階において処理装置３が不良部品を排出して格納する排出容器３５と、この排出を行うための排出機構３５ａと、を備えている。また、機械部１２は、処理装置３から処理の不具合が通知された部品を不良部品として部品の順路から自動排出する部品排出装置（部品排出手段）を備えている。部品排出装置は、排出機構３５ａや、位置Ｄにおける処理装置３のコンベア３３（図１参照）などを含めて構成され、これらの他に、部品のネジ止め固定ができない等の不具合を検出する各処理装置３に備えられたセンサや、位置Ｈ，Ｉ，Ｊにおける機能検査を行う各処理装置３そのものや、部品を搬送する搬送装置２や、機械部１２を制御する制御部などの総体によって構成される。その他の構成は、上述の図１、図２に示した実施形態のフレキシブル生産システム１と同様であり、図１、図２を適宜参照する。以下、各要素について、順次説明する。
【００６８】
（指示装置とストッカ）
指示装置９とストッカＳＴについて説明する。人セル部１１から投入部４に投入された部品は、通常、複数の処理装置３を通った後、人セル部１１から途中部品搬入装置６によってダイレクトに途中の経路に投入された追加部品と結合され、次工程に流れる。しかしながら、部品が、位置Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかの処理装置３で不良とされた場合、その不良部品は、追加部品と結合される前に、位置Ｄにおける不良品回収用のコンベア３３を介して部品の順路から自動排出されるので、順路の途中に投入される追加部品と組み合わせる部品がなくなってしまう。そこで、人セル部１１側から不良排出された部品と同じ部品を機械部１２へ再投入する必要がある。これは、部品とその部品に対する追加部品とが、最終的に１セットに組み合わされて取り出されるように、機械部１２内に投入されている部品数を適切に維持することにより、機械部１２の稼働率を高く維持するためである。機械部１２における不図示の制御部は、どの部品がどの段階で部品排出装置によって不良部品として自動排出されたかを認識し、部品の再投入（必要部品のみを投入すること）の必要性を把握している。そこで、制御部は、指示装置９によって部品の再投入を作業者Ｍに指示する。作業者Ｍに指示する方法として、音声や光（ランプの点滅や、モニタ画面への表示）を用いることができる。
【００６９】
ここで、作業者Ｍの定型作業について説明する。作業者Ｍは、部品投入のため、部品と追加部品の両方を手に持って投入部４に行き、部品を投入し、その足で、途中部品搬入装置６のところに行って追加部品を投入し、さらに、その足で、取出部５のところに行って部品と追加部品とが一体となった部品（製品）を取り出す。作業者Ｍは、取り出した製品の外観チェック、梱包、箱詰めなどを行い、次の部品投入のための部品準備などを行い、以下、これらの動作を繰り返す。また、作業者Ｍが１人で複数の機械部１２に対応したり、１つの人セル部１１に複数の作業者Ｍが居て、各人が機械部１２に対して順番に対応することもある。
【００７０】
上述のような作業者Ｍの定型作業に対し、指示装置９に従って部品の再投入を行うのは非定型作業である。非定型作業は、作業手順の混乱を来したりして作業能率を下げることになるので、できるだけ回避する必要がある。例えば、人セル部１１における複数の作業者Ｍが順番に巡回して作業を行う場合に、非定型作業によって１人の作業者の作業が遅れると、それにつれて後続の作業者の作業も遅れることになる。しかしながら、非定型作業は不可避であり、非定型作業が発生した場合に、極力その影響が出ないようにする必要がある。例えば、指示装置９によって部品の再投入が指示されると、部品の投入のみを行う必要があり、追加部品は投入する必要がなくなるので、部品と追加部品とをもって投入部４に行った作業者Ｍは、投入不要となった追加部品をストッカＳＴに仮置きして取出部５のところに向かう。もしも、追加部品をそのまま持って、取出部５のところに向かうと、追加部品の所持やその後の処置が煩雑であり、作業が遅滞するおそれがある。
【００７１】
本システム１と作業者Ｍの一連の動作を説明する。図５に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ１）、部品が順路の途中で部品排出装置によって排出されたならば（Ｓ２でＹｅｓ）、指示装置９が再投入すべき部品を作業者Ｍに指示し（Ｓ３）、作業者Ｍは指示された部品を再投入し、続けて投入予定だった他の部品、すなわち追加部品をストッカＳＴに仮置きする（Ｓ４）。仮置き後（Ｓ４）、または、部品が順路の途中で排出されてないとの判断の後（Ｓ２でＮｏ）、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ５）、稼働継続（Ｓ５でＮｏ）、または終了とされる（Ｓ５でＹｅｓ）。
【００７２】
指示装置９を備えた本実施形態によれば、順路の途中で不良部品が排出された場合に、機械部１２に生じた部品の不足を解消することができるので、機械部１２の稼働率が下がらないようにすることができる。また、指示装置９によって再投入の指示をするので、作業者Ｍが常に機械部１２の状況を見ているとは限らず不良部品が排出されたか否かを認識できない状況においても、部品を再投入する必要がある場合に再投入を実施でき、機械部１２の動作が待ち状態になるのをより確実に回避できる。
【００７３】
また、ストッカＳＴを備えた本実施形態によれば、追加部品搬入装置６のところに投入のため持って行った追加部品を投入する必要がなくなった場合に、その追加部品をストッカＳＴに仮置きできるので、その追加部品の持ち帰り作業や戻し作業などといった作業者Ｍの、定型作業以外の作業を減らすことができ、作業者Ｍの作業効率を下げないようにすることができる。つまり、作業者Ｍは機械部１２に追加部品を投入するのを中止したとしても仮置き場所であるストッカＳＴに追加部品を置くことができるので、実質的に、作業者Ｍの作業は定型作業とすることができる。仮置きされた部品は、後でまとめて処理することにより、生産効率の低下を最小限にすることができる。
【００７４】
（入力装置）
次に、入力装置１０について説明する。機械部１２側で、搬送ミスや組立ミスなどが発生した場合に、人手によって部品を取り出すこと（排出すること）も行われる。機械部１２に各種センサを備えて、搬送系２や処理装置３その他の各部に存在する全ての投入された部品の存在をセンサによって逐一完全に把握することは、コストや効果の観点から現実的ではないので、作業者Ｍが部品を取り出したか否かを１００％機械部１２側で把握することはできない。そこで、作業者Ｍが部品を取り出した際には、入力装置１０を用いて、作業者Ｍが部品を取り出したという情報を作業者Ｍから機械部１２側へ入力する。機械部１２の制御部は、この入力された情報、例えば、どの部品をどの処理装置３から排出したかという情報に基づいて、上述の指示装置９を用いて作業者Ｍに部品の再投入を指示することができる。入力装置１０は、例えば、押しボタンやタッチパネルなどの入力装置で構成することができる。
【００７５】
本システム１と作業者Ｍの一連の動作を説明する。図６に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ１１）、順路の途中で人手により不良部品を排出したならば（Ｓ１２でＹｅｓ）、作業者Ｍは、不良部品を排出したことを入力装置１０を用いて機械部１２側に入力する（Ｓ１３）。入力後（Ｓ１３）、または、部品排出がないとの判断の後（Ｓ１２でＮｏ）、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ１５）、稼働継続または終了とされる。入力装置１０を備えた本実施形態によれば、人手により順路の途中で機械部１２が感知しないところで不良部品を排出した場合に、機械部１２側の制御における部品数の不整合などを解消して機械部１２における制御エラーなどの不具合発生を回避できるので、機械部１２の稼働率が下がらないようにすることができる。
【００７６】
（組合せ後の部品不良と指示装置）
次に、不良部品が発生したことにより作業者Ｍが取出部５から部品を取り出す必要がない場合に、上述の指示装置９が行う処理について説明する。部品とその部品に対する追加の部品とが組み合わされた後の互いに一体となった部品が、例えば、位置Ｋにおける処理装置３において不良品とされ、排出機構３５ａによって排出容器３５に排出されることにより、順路外に排出された場合に、そのような部品は取出部５に出てくることはない。このような組合せ後の部品に不良が発生した場合には、作業者Ｍは取出部５で部品（製品）を取り出すことができないので、作業者Ｍの次の作業である梱包作業などを行うことができなくなる。また、作業者Ｍが不良部品の次に機械部１２から出てくる製品を待って取り出しを行うと、その作業者Ｍは、製品１個分の部品（部品と追加部品）の投入に対し、不良品と次に出てくる製品の２個分の部品を取り出すことになり、投入と取り出しの数が合わなくなる。このような非定型作業が行われると、その作業者Ｍまたは、その後の作業者Ｍの作業手順に遅滞や混乱が生じたり、機械部１２における稼働が乱れたりすることになる。このような不具合発生を防止するために、機械部１２の制御部は、投入された部品や、追加部品や、排出された部品や、再投入された部品などの、諸々の部品の個数を常時把握して、機械部１２内の部品数の過不足を自動的に認識している。そして、指示装置９は、制御部からの部品排出の情報を受けて、部品排出装置が不良部品を排出したことにより人が取出部５から部品を取り出す必要がないと判断すると共に、取り出し作業をすることなく次の作業をするように表示して、作業者Ｍに知らせる。
【００７７】
本システム１と作業者Ｍの一連の動作を説明する。図７に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ２１）、部品が組み合わされた後に部品排出装置、例えば排出機構３５ａによって部品が順路から排出されたならば（Ｓ２２でＹｅｓ）、機械部１２は指示装置９によって、取出部５からの部品取出を行わずに次の作業を行うように作業者Ｍに指示する（Ｓ２３）。作業者Ｍに指示した後（Ｓ２３）、または、部品が組み合わされた後に順路から排出されてはいないとの判断の後（Ｓ２２でＮｏ）、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ２４）、稼働継続または終了とされる。本実施形態によれば、作業者Ｍが、既に排出された部品を取り出そうとして取出部５において無駄に待機することを防止できるので、作業者Ｍの作業効率、従って機械部１２の生産効率を落とさないようにすることができる。
【００７８】
（処理装置の稼働台数）
次に、機械部１２が処理装置３として同種のものを複数台含む場合に、機械部１２への部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、同種の処理装置３の稼働台数を増減することについて説明する。ここで、同種の処理装置３は、図１の位置Ａ，Ｂ，Ｃにおける処理装置３の組や、位置Ｈ，Ｉ，Ｊにおける処理装置３の組などである。このような同種の処理装置３は、機械部１２の動作サイクルタイム（動作周期、例えば、処理済み部品を取出部５の位置ｂ２に次々と出すときの時間間隔、またはその設定値）を速くするために複数台が稼働され、遅くてよい場合には稼働台数が減らされる。
【００７９】
本システム１の動作を説明する。図８に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ３１）、機械部１２の制御部は、機械部１２への部品投入サイクルタイムＴｃを自ら計測する（Ｓ３２）。サイクルタイムＴｃが閾値Ｈｃ以上であれば（Ｓ３３でＹｅｓ）、同種の処理装置３の稼働台数を減らし（Ｓ３４）、サイクルタイムＴｃが閾値Ｈｃ以上でなければ（Ｓ３３でＮｏ）、稼働台数を通常台数とする（Ｓ３５）。その後、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ３６）、稼働継続または終了とされる。部品投入サイクルタイムＴｃは、過去の平均値、例えば、過去１０回の部品投入サイクルタイムの平均値を用いるようにする。本実施形態によれば、例えば、人セル部１１への投入人数の増減や、作業者の熟練度の違いなどによって、部品投入のサイクルタイムＴｃが増減するときに、そのサイクルタイムＴｃに見合った台数の処理装置３だけを稼働するように稼働数をリアルタイムで増減することにより、装置稼働のためのエネルギ低減や、処理装置の消耗防止ができる。閾値Ｈｃは大きさの異なる複数種類として、サイクルタイムＴｃを２段階ではなく複数段階で評価し、台数増減を複数段階で行うようにしてもよい。
【００８０】
（人へのサイクルタイム指示）
次に、機械部１２への部品の投入サイクルタイムＴｃの計測結果に基づいて、指示装置９を用いて、作業者Ｍに部品投入または部品取出を指示することについて説明する。図９に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ４１）、機械部１２の制御部は、機械部１２への部品投入サイクルタイムＴｃを自ら計測し（Ｓ４２）、その計測値Ｔｃよりも一定時間δだけ短い時間間隔（Ｔｃ−δ）で、作業者Ｍに部品投入または部品取出を指示する（Ｓ４３）。その後、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ４４）、稼働継続または終了とされる。
【００８１】
部品投入サイクルタイムＴｃは、過去の平均値、例えば、過去１０回の部品投入サイクルタイムの平均値を用いるようにすればよい。また、複数人の作業者Ｍが、人セル部１１内で交互に作業をする場合に、複数の作業者の中で最も作業が速い人のサイクルタイムを部品投入サイクルタイムＴｃとしてもよい。また、機械部１２の動作サイクルタイムは時間間隔（Ｔｃ−δ）よりもある一定の割合、または一定の時間だけ、さらに短い時間となるように調整しておく。これにより機械部１２の動作サイクルタイムは作業者Ｍのサイクルタイムよりも常に少し速い状況で稼働し、作業者Ｍの改善能力を最大限に引き出すことができる。本実施形態によれば、作業者Ｍの作業時間間隔よりも少し早目の作業要求を常にリアルタイムで作業者Ｍに出すことにより、作業者Ｍの作業効率の向上を常に促し、作業熟練度の向上や作業効率の向上を図ることができる。
【００８２】
（機械部のサイクルタイム）
次に、機械部１２の動作サイクルタイムを、複数の作業者Ｍ毎に計測した作業のサイクルタイムの中で最も短い時間に基づいてリアルタイムで自動調整することについて説明する。図１０に示すように、システム１が稼働開始すると定型作業による生産が行われ（Ｓ５１）、機械部１２の制御部は、作業に従事するｋ人の作業者の全員について、作業者Ｍ毎に機械部１２への部品投入サイクルタイムＴｃ（ｎ）、ｎ＝１，２，・・，ｋを自ら計測し（Ｓ５２）、これらのサイクルタイムのうちで一番短いサイクルタイムＴｃ（ｘ）に基づいて機械部１２の動作サイクルタイムＴｍを設定する（Ｓ５３）。例えば、Ｔｍは、Ｔｃ（ｘ）よりもある一定の割合、または一定の時間だけ、さらに短い時間となるように設定すればよい。その後、生産終了か否かの判断がなされ（Ｓ５４）、稼働継続または終了とされる。本実施形態によれば、人セル部１１における個々の作業者の中で最も作業の速い人の作業サイクルタイムに基づいて機械部１２を動かすことにより、作業者Ｍの待ち時間などの無駄を減らして、作業熟練度の向上や作業効率向上を図ることができる。複数の作業者Ｍの各人毎の部品投入サイクルタイムＴｃ（ｎ）は、各人に識別用のＲＦＩＤタグなどを装着させて部品投入タイミングを各人毎に記録することにより計測することができる。なお、各個人別のサイクルタイムは、機械部１２と作業者Ｍとを１対１対応をさせるために、人数に応じて換算する必要がある。
【００８３】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限らず種々の変形が可能である。例えば、機械部１２に投入される部品として、部品とその部品に対する追加の部品の２種類の場合を説明したが、３種類以上の任意の複数の部品を投入すると共に、これらの部品の組合せから成る部品（製品）を取出部５から取り出すようにしてもよい。この場合、投入部４や途中部品搬入装置６のいずれか、または両方を増設してもよい。この場合、部品の順路の途中において、複数種類の部品や部品を組合せて成る部品に不良が発生すると、適宜順路外に排出される。従って、例えば、図３乃至図５で示した再投入すべき部品や、ストッカＳＴに仮置きされる部品は、排出される部品に応じて変動し、指示装置９は、そのような変動に対応した指示を作業者Ｍに出す。また、搬送系２、処理装置３、不良部品排出用のコンベア３３、排出機構３５ａ等は、部品とその組合せから成る製品の種類や特性に応じて、配置や構成の変更、台数変更などが適宜行われる。また、表示部８と指示装置９とは、同じ装置、例えばモニタ表示装置を備えたコンピュータによって構成することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ フレキシブル生産システム
３ 処理装置
４ 投入部
５ 取出部
６ 途中部品搬入装置
７ ライトカーテン
８ 表示部
９ 指示装置
２ａ 当接部
１０ 入力装置
１１ 人セル部
１２ 機械部
２０ ベースフレーム
２１ ハンド部
２２ アクチュエータ
３０ 台車
３３ コンベア
３０ａ 車輪
ＳＴ ストッカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の作業領域である人セル部に隣接して配置され、人セル部から投入される部品に処理を施す機械部を備えたフレキシブル生産システムにおいて、
前記機械部は、
部品を把持し移載するための複数のハンド部と、
前記ハンド部を移動させる複数のアクチュエータと、
前記各アクチュエータによる前記ハンド部の移動の方向に沿って配置され、前記部品に対して処理を施す複数の処理装置と、
前記人セル部側から当該機械部に対して部品を投入するための投入部と、
当該機械部から前記人セル部側に部品を取り出すための取出部と、
前記投入部から前記各処理装置を経由して前記取出部に至る部品の順路の途中に前記人セル部側から前記部品に対する追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置と、を備えていることを特徴とするフレキシブル生産システム。
【請求項２】
前記複数のアクチュエータは、互いに平行に離間して水平配置された２本のアクチュエータと、前記２本のアクチュエータの共通の一端部側において両アクチュエータに対して段違いに交差する１本のアクチュエータとから成り、前記投入部または取出部がそれぞれ前記平行配置された２本のアクチュエータのいずれかの各他端部側に配置され、
前記ハンド部は、前記３本のアクチュエータに少なくとも２つずつ備えられていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項３】
前記ハンド部は、前記処理装置間における部品の移載を、部品を仮置きすることなく直接行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項４】
前記処理装置は、前記機械部に対して着脱自在とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項５】
前記処理装置は、車輪付の台車に乗せられており、前記台車を前記アクチュエータのベースフレームに設けた当接部に突き当てることにより該アクチュエータに対する離間位置が決められ、前記台車の前記ベースフレームからの機械的高さにより高さ位置が決められ、前記アクチュエータによる移動方向における前記ハンド部との相対位置が該アクチュエータを制御するソフトウエアによる設定によって決められることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項６】
前記アクチュエータの１つに属する処理装置は、互いに等ピッチで配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項７】
前記機械部は、不良部品を排出するためのコンベアを備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項８】
前記機械部と人セル部の境界に該境界を横切る物体を検知するためのライトカーテンを備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項９】
前記機械部における動作周期を表示するための表示部を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１０】
前記機械部は、
前記処理装置から処理の不具合が通知された部品を不良部品として部品の順路から自動排出する部品排出手段と、
前記部品排出手段によって部品が不良部品として排出された場合に、再投入すべき部品を人に指示する指示装置と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１１】
人手により部品を不良部品として前記機械部から排出した場合に、人が部品を排出したことを前記機械部側に入力するための入力装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１２】
人が部品を仮置きするためのストッカを前記投入部または前記途中部品搬入装置に設けていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１３】
前記部品排出手段が不良部品を排出したことにより人が前記取出部から部品を取り出す必要がないと判断すると共に、取り出し作業をすることなく次の作業をするように人に指示する指示装置を備えていることを特徴とする請求項１０に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１４】
前記機械部が前記処理装置として同種のものを複数台含む場合に、該機械部が自ら計測した部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、前記同種の処理装置の稼働台数を増減することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１５】
前記機械部が自ら計測した部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、その計測値より一定時間短い時間間隔で人に部品投入または部品取出を指示する指示装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１６】
前記機械部のサイクルタイムを、前記機械部が人毎に自ら計測した部品の投入サイクルタイムの中で最も短い時間に基づいて自動調整することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１】
人の作業領域である人セル部に隣接して配置され、人セル部から投入される部品に処理を施す機械部を備えたフレキシブル生産システムにおいて、
前記機械部は、
部品を把持し移載するための複数のハンド部と、
前記ハンド部を移動させる複数のアクチュエータと、
前記各アクチュエータによる前記ハンド部の移動の方向に沿って配置され、前記部品に対して処理を施す複数の処理装置と、
前記人セル部側から当該機械部に対して部品を投入するための投入部と、
当該機械部から前記人セル部側に部品を取り出すための取出部と、
前記投入部から前記各処理装置を経由して前記取出部に至る部品の順路の途中に前記人セル部側から前記部品に対する追加部品を投入し供給するための途中部品搬入装置と、を備えていることを特徴とするフレキシブル生産システム。
【請求項２】
前記複数のアクチュエータは、互いに平行に離間して水平配置された２本のアクチュエータと、前記２本のアクチュエータの共通の一端部側において両アクチュエータに対して段違いに交差する１本のアクチュエータとから成り、前記投入部または取出部がそれぞれ前記平行配置された２本のアクチュエータのいずれかの各他端部側に配置され、
前記ハンド部は、前記３本のアクチュエータに少なくとも２つずつ備えられていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項３】
前記ハンド部は、前記処理装置間における部品の移載を、部品を仮置きすることなく直接行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項４】
前記処理装置は、前記機械部に対して着脱自在とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項５】
前記処理装置は、車輪付の台車に乗せられており、前記台車を前記アクチュエータのベースフレームに設けた当接部に突き当てることにより該アクチュエータに対する離間位置が決められ、前記台車の前記ベースフレームからの機械的高さにより高さ位置が決められ、前記アクチュエータによる移動方向における前記ハンド部との相対位置が該アクチュエータを制御するソフトウエアによる設定によって決められることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項６】
前記アクチュエータの１つに属する処理装置は、互いに等ピッチで配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項７】
前記機械部は、不良部品を排出するためのコンベアを備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項８】
前記機械部と人セル部の境界に該境界を横切る物体を検知するためのライトカーテンを備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項９】
前記機械部における動作周期を表示するための表示部を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１０】
前記機械部は、
前記処理装置から処理の不具合が通知された部品を不良部品として部品の順路から自動排出する部品排出手段と、
前記部品排出手段によって部品が不良部品として排出された場合に、再投入すべき部品を人に指示する指示装置と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１１】
人手により部品を不良部品として前記機械部から排出した場合に、人が部品を排出したことを前記機械部側に入力するための入力装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１２】
人が部品を仮置きするためのストッカを前記投入部または前記途中部品搬入装置に設けていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１３】
前記部品排出手段が不良部品を排出したことにより人が前記取出部から部品を取り出す必要がないと判断すると共に、取り出し作業をすることなく次の作業をするように人に指示する指示装置を備えていることを特徴とする請求項１０に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１４】
前記機械部が前記処理装置として同種のものを複数台含む場合に、該機械部が自ら計測した部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、前記同種の処理装置の稼働台数を増減することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１５】
前記機械部が自ら計測した部品の投入サイクルタイムの計測結果に基づいて、その計測値より一定時間短い時間間隔で人に部品投入または部品取出を指示する指示装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項１６】
前記機械部のサイクルタイムを、前記機械部が人毎に自ら計測した部品の投入サイクルタイムの中で最も短い時間に基づいて自動調整することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載のフレキシブル生産システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１５２８６５（Ｐ２０１０−１５２８６５Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７５８４７（Ｐ２００９−１７５８４７）
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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