フレキシブル生産システム
【課題】フレキシブル生産システムにおいて、簡単な構成により、ロボットを主体として機械化した生産システムでありながら、人手による作業の分担介入が可能で、生産規模の増減やシステムの移設組み換えが容易なシステムを実現する。
【解決手段】本システム１は、床面に対して任意の回転位置で停止自在とされた回転テーブル２と、回転テーブル２の周囲に配置され、部品に対して処理を行う処理装置３１〜３４と、回転テーブル２に配置され、処理装置３１〜３４に対して部品の投入と受取を行うと共に、部品に対して処理を行うロボット４と、部品を供給する部品供給装置５と、を備えている。部品を処理する工程が回転テーブル２の一定の回転方向に沿って行われ、ロボット４が部品供給装置５から供給された部品を所持して回転テーブル２と共に回転しつつ処理装置３１〜３４に部品の処理をさせると共に自らも部品に対する処理を行って完成品の生産が繰り返される。
【解決手段】本システム１は、床面に対して任意の回転位置で停止自在とされた回転テーブル２と、回転テーブル２の周囲に配置され、部品に対して処理を行う処理装置３１〜３４と、回転テーブル２に配置され、処理装置３１〜３４に対して部品の投入と受取を行うと共に、部品に対して処理を行うロボット４と、部品を供給する部品供給装置５と、を備えている。部品を処理する工程が回転テーブル２の一定の回転方向に沿って行われ、ロボット４が部品供給装置５から供給された部品を所持して回転テーブル２と共に回転しつつ処理装置３１〜３４に部品の処理をさせると共に自らも部品に対する処理を行って完成品の生産が繰り返される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、セル生産方式が行われているが、人手主体のセル生産において複数人で生産を行うと、作業速度が作業の遅い人に合わせられるので、作業速度のばらつきによって生産性が安定しなくなる問題がある。そこで、人手に代えてロボットによるセル生産が考えられるが、ロボットに対応させるための専用の治具や部品の搬送装置が必要で非常にコストのかかる重たいシステムとなることが多い。また、計画生産量の増減に対してロボットによる機械化で対応するには予め最大生産量を見越した設備を準備する必要があって設備投資が大きくなり、また、生産量が低下した際に設備稼働率が低くなる。さらに、新規製品に対して機械化部分の流用性が低いと、新規製品に対する投資が大きくなり、品種切り替えに対するフレキシビリティの低い硬直したシステムになる。
【０００３】
そこで、市場の動きに追随して段階的に規模の増設が可能であるフレキシブルな部品組立システムとして、正逆回転可能なテーブルを備え、そのテーブルの周囲に部品供給装置や部品加工装置などを配し、かつ部品供給装置の部品取り出し位置、およびステーブル上の全ての治具位置などの全ての位置を複数台のロボットの可動範囲に入るように、テーブルの設置架台上方の天井面より複数台の天吊りロボットを配置し、テーブルの使用により、複数台のロボットで工程分割すると共に作業を相互に補完させる構成とした部品組立システムが提案されている（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０６−２２６５６８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、上述した特許文献１に示されるような部品組立システムにおいては、複数台のロボットで作業を相互に補完させ、正逆回転するテーブルや組み付け治具の所定回数の回転後に部品が完成するものであり、工程の流れや各ロボットの動作が複雑で、大幅な品種切り替えや生産量の増減変動に対してフレキシブルに対応できるとは考えられない。例えば、部品組立システムを組み替えて小規模のセル生産や、大規模のセル生産に相互に切り替えたり、そのため移設したりすることは容易とは考えられない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、ロボットを主体として機械化した生産システムでありながら、人手による作業の分担介入が可能で、生産規模の増減やシステムの移設組み換えが容易であ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、工程順に部品を処理して完成品を次々と生産するフレキシブル生産システムにおいて、床面に対して回転自在、かつ、任意の回転位置で停止自在とされた回転テーブルと、前記回転テーブルの周囲に配置され、部品に対して処理を行う処理装置と、前記回転テーブルに配置され、前記処理装置に対して部品の投入と受取を行うと共に、部品に対して処理を行うロボットと、前記ロボットに部品を供給する部品供給装置と、を備え、部品を処理する工程が前記回転テーブルの回転方向に沿って行われ、前記ロボットが、前記部品供給装置から供給された部品を所持して前記回転テーブルと共に回転しつつ前記処理装置に部品の処理をさせると共に部品に対する処理を行って、完成品の生産を繰り返すものである。
【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、前記回転テーブルは間欠的に回転され、その回転送り時間が可変とさ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、前記ロボットまたは前記処理装置による処理工程の一部を人手により分担するものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載のフレキシブル生産システムにおいて、隣り合う複数の処理工程を人手により分担するものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３または請求項４に記載のフレキシブル生産システムにおいて、人手によって処理する部品または処理した部品を仮置きするバッファを備えたものである。
【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、前記回転テーブルに対する前記ロボットの配置位置が可変とされているものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、回転テーブルとその上のロボットが搬送装置の役目をするので、搬送機能を簡略化でき、レイアウト変更時の設備の移動が容易で身軽な設備とすることができる。計画生産量の増減に対して、回転テーブルの周辺の処理装置の台数やロボットの台数を増減することにより、容易に、フレキシブルに対応することができる。部品を処理する工程が前記回転テーブルの回転方向に沿って行われるので、システムの構成が簡単であり、また、回転テーブルは、始点と終点が同じになるので、部品の投入、完成品の取り出しを一箇所に集約することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、人手による作業の分担介入をする場合などに、人の作業時間のばらつきによる生産の遅れを極力抑えることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、自動化（機械化）が困難で人手でしか行えない作業も含めた生産への対応が可能となる。人の柔軟性を利用でき、複雑で高コストの設備を導入することなく、シンプルで簡単な安い設備による自動化が可能となり、そのため、設備のフレキシブル性を向上できる。生産量が増加した場合に、ロボットを追加することなく、一時的に人手を追加することにより、迅速かつ安価に生産量増に対応することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、投入する人手の人数を節約でき、かつ生産量の変動に安価に対応できる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、人手による作業時間のばらつきを吸収できるので、作業者が代わっても全体の生産サイクルに影響させることなく生産効率を維持することができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、例えば、回転テーブルの半径方向におけるロボットの配置位置を変更し、これに対応して回転テーブルの周囲に配置された処理装置の配置位置を変更することにより、システムのレイアウトを拡大したり縮小したりすることができ、生産量が少ない場合に、設備敷地をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図２】同システムの側面図。
【図３】同システムの変形例を示す平面図。
【図４】第２の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図５】同システムの変形例を示す平面図。
【図６】第３の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図７】第４の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図８】第５の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図９】第６の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図１０】同システムの使用例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の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。図１、図２は第１の実施形態を示す。図１に示すように、本フレキシブル生産システム１（以下、システム１）は、床面に対して回転自在、かつ、任意の回転位置で停止自在とされた回転テーブル２と、回転テーブル２の周囲に配置され、部品に対して処理を行う処理装置３１，３２，３３，３４（総称して処理装置３）と、回転テーブル２に配置され、処理装置３に対して部品の投入と受取を行うと共に、部品に対して処理を行うロボット４と、ロボット４に部品を供給する部品供給装置５と、完成品を排出する完成品排出コンベア６と、各部の動作を制御する制御装置７と、を備えている。システム１は、工程順に部品を処理して完成品を次々と生産するシステムであり、部品を処理する工程が回転テーブル２の一定の回転方向に沿って行われ、ロボット４が、部品供給装置５から供給された部品を所持して回転テーブル２と共に回転しつつ処理装置３に部品の処理をさせると共に部品に対する処理を自らも行い、これにより、完成品の生産が繰り返される。
【００２１】
回転テーブル２は、制御装置７によって制御されるモータ２１によって、例えば、平面視で右回りに間欠的に回転される。右回りに考えて、位置Ａにおける部品供給装置５が処理の起点であり、その隣に処理装置３１，３２が配置され、その隣の位置Ｂに２台目の部品供給装置５が配置され、その隣にさらに処理装置３３，３４が配置され、最後に位置Ｘに完成品排出コンベア６が配置されている。一般に回転テーブルは始点と終点が同じになるので、１台目の部品供給装置５と、最後の完成品排出コンベア６とを隣り合わせに配置して、部品の投入、完成品の取り出しが一箇所でできるようになる。４台の処理装置３は、互いに４５度間隔の角度配置とされている。各処理装置３は、ロボット４と部品の授受を行う部品受け口３ａが設けられている。また、２台の処理装置３１，３３には、ロボット４が作業を行うための作業台３ｂが設けられている。
【００２２】
ここで、システム１によって生産される製品（完成品）として、樹脂成形品に電気回路基板を組み込んだ電気製品を想定する。その生産工程は、基板の簡単な加工（仮止め素子のハンダ付け、レーザ印字など）、基板の検査調整（電気特性の測定、トリマ調整など）、成形品への基板配置（はめ込み、折り曲げなど）、成形品と基板との固定（かしめ、折り曲げ、ネジ締めなど）の４工程からなるとする。また、各工程がそれぞれ右回りに順番に、４台の処理装置３によって行われる。これらの処理の前処理や後処理は、ロボット４が行う。なお、以下で述べる他の実施形態や変形例においても、ここで説明した生産工程を同様に想定して参照する。
【００２３】
ロボット４が処理作業を行う上で必要な治具は、作業台３ｂに備える。ロボット４は、図２に示すように、人の立ち姿に対応する高さ位置を作業領域とする２本の腕を備えている。ロボット４は、人の体格と同じようなサイズの、汎用の双腕ロボットで構成される。ロボット４は、部品への処理を処理装置３に行わせるために、その双腕によって、部品供給装置５から部品を受け取り、部品への前処理をし、部品への後処理をし、部品を保持し、部品を処理装置３に投入し、部品を処理装置３から取り出し、完成品を完成品排出コンベア６に投入するなどの作業を行う。そのため、ロボット４は、その停止位置における動作範囲内で処理装置３の部品受け口３ａや、部品供給装置５、完成品排出コンベア６などにアクセスできる配置とされている。逆に、部品供給装置５をロボット４の作業エリアに部品供給が可能なように配置するとも言える。また、必要に応じて、ロボット４の組立を補助する組立治具を、ロボット４の動作エリア内の回転テーブル２上に配置する。従って、この組立治具は各ロボット４に付随して回転移動する。
【００２４】
次に、システム１の動作を説明する。図１において、回転テーブル２が１周以上回転し、完成品が１個以上生産され、システム１が定常状態にあり、回転テーブル２は停止状態にあるものとする。最初の処理装置３１で基板の簡単な加工を行っているロボット４は、この位置に来たときに位置Ａにおける部品供給装置５から基板を受け取って、その受け取った部品の処理を行っており、その右隣のロボット４は、処理装置３２で基板の検査調整を行っており、その右隣のロボット４は、位置Ｂにおける部品供給装置５から成形品を受け取った後、処理装置３３で成形品への基板配置を行っており、その右隣のロボット４は、処理装置３４で成形品と基板との固定を行っている。各ロボット４が各処理装置３における処理作業を終えた時点で、回転テーブル２が４５度回転して、各ロボット４が隣の処理装置３の前に到達する。処理装置３２で作業していたロボット４は、この回転の開始前に、予め位置Ｂにおける部品供給装置５から成形品を受け取っている。また、処理装置３４で作業していたロボット４は、この回転の開始前に、完成した製品を、予め位置Ｘにおける完成品排出コンベア６に投入する。ここでは、処理装置３の台数だけロボット４を配置しているので、ロボット４を１ピッチずつ送る毎に１個の完成品が完成品排出コンベア６から出てくる。
【００２５】
回転テーブル２の間欠送り時間は、予めロボット４の動作や処理装置３における作業時間から決めておいた一定値とされている。回転送り時間は、処理装置３やロボット４が作業中で、回転テーブル２が停止している停止時間と、各処理工程を次の工程に進めるために回転テーブル２を１角度ピッチ（例えば４５度）だけ回転移動させる移動時間とからなる。例えば、移動時間は、危険性や、過度の衝撃がない程度に速やかに回転移動できる時間長とすればよい。停止時間は、各処理装置３における作業時間の中で最も長い作業時間に余裕を加えた時間である。従って、システム１の稼動効率を落とさないために、各処理装置３における作業時問ができるだけ短く、かつ等しくなるように、予め工程設計を行っておく。各ロボット４は、処理中の部品を持ったまま回転テーブル２と共に回転する。従って、システム１は、部品を搬送する装置を備える必要がない。各処理装置３は、一定角度に近い角度ピッチで配置してあり、回転テーブル２が１ピッチ角度だけ回転したとき、各ロボット４が処理装置３で作業を行える範囲内に配置されている。処理装置３や部品供給装置５、作業台３ｂにおける組立治具などの台数、従って、回転テーブルの回転角度ピッチなどは、生産内容によって異なり、適宜予め検討して配置される。
【００２６】
第１の実施形態によれば、回転テーブル２とその上のロボット４が搬送装置の役目をするので、搬送機能を簡略化でき、レイアウト変更時などの場合の設備の移動が容易で身軽な設備とすることができる。すなわち、従来のシステムでは、コンベアなどによって部品を次工程へ送っていく必要があるが、本システム１では、回転テーブル２にロボット４が載っているので、部品を持ったままロボット４が回転して、自ら次工程の前に部品を搬送することができる。また、回転テーブル２の周辺の処理装置３の台数やロボット４の台数を増減することにより、計画生産量の増減に対し、容易かつフレキシブルに対応することができる。部品を処理する工程が前記回転テーブル２の回転方向に沿って行われるので、システムの構成が簡単であり、また、回転テーブル２は、始点と終点が同じになるので、部品の投入、完成品の取り出しを一箇所に集約することができる。これらを一箇所に集約できることにより、システム１に対する部品供給や、システム１からの完成品回収が容易となる。
【００２７】
ここで、システム１の利点、および、回転テーブル２に対する処理装置３や、ロボット４などの配置や固定方法について、さらに説明する。システム１は、人の代わりにロボット４に置き換えるものであるが、ロボット４を個別に移動させるのではなく、４台、一般には任意台数のロボットを１つの回転テーブル２に載せることにより、ロボット４の移動機構を簡素化し、各工程間の移動のばらつきを無くすことができる。また、回転テーブル２の上に全てのロボット４が載っているので、ロボット４が不要な場合は、回転テーブル２ごと着脱することができる。従って、例えば、国内生産から海外生産に切り替える際に、簡単にロボット４による生産から人による生産に簡単に切り替えることができる。回転テーブル２を残して、その上に人が乗って回転されながら作業してもよい。また、回転テーブル２に載っているロボット４として汎用ロボットを用いることにより、さらにその汎用ロボットを人の体格と同じようなサイズの双腕ロボットの構成とすることにより、ロボット４が生産する場合と人が生産する場合とを切り替える際に、特別な治具や機械などの切替が必要なく、新規商品などに対して、フレキシブルに生産変更ができる。
【００２８】
また、ロボット４に対して、部品供給など補助的な作業を人手により補う機能を追加することにより、生産量が増えた際に、ロボット４の作業の一部を人手に簡単に置き換えることができ、ある程度の生産量増に対しては、ハードウエアへの特別な投資をすることなく対応可能である。また、生産量の増減に対して、ロボット４の台数も簡単に増減でき、人の増減と合わせて、生産量の変動に対する弾力性が高まる。ロボット４は、汎用装置としておくことにより、別の工程への転用が容易となる。また、ロボット４を双腕ロボットとすることにより、２本のアームによって、人と同じように部品の出し入れを左右のアームで交互に行うことができ、処理装置３への部品の出し入れを効率的に行うことができる。双腕のロボット４は、一方の手を治具として、一方の腕をハンドリング用途として使用して治具レスで組立等の作業を行うことができる。ロボット４が複雑で双腕では作業ができない場合に、回転テーブル２に固定した組立治具や、処理装置３に固定した組立治具を備えて、これらを用いて組立等の作業を行うようにしてもよい。
【００２９】
上述したように、モータ２１で回転される回転テーブル２は、架台によって床面に支持され、架台に対して任意の位置に回転停止・ロック可能な構成とされている。処理装置３は、床面に配置してもよく、また、回転テーブル２を支持している架台の任意の位置に、連結機構を介して位置決め着脱できるように固定して配置してもよい。連結機構は、例えば、回転テーブル２の架台に円周状に加工し溝を設け、その溝に沿って円周上を移動可能、かつ円周上の任意の位置で位置決めロック可能な構造のものとすればよい。溝の代わりにレールとしてもよい。処理装置３は、このような連結機構によって、回転テーブル２に対して、円周上の任意の位置で位置決めロックすることができる。また、回転テーブル２に、ロボット４固定方法として、円周上の一定間角度毎に予め配置した取り付け穴を設けてその穴によって固定したり、処理装置３を固定する場合と同じように回転テーブル上に溝やレールを設けて連結機構を用いて固定したりして、任意の位置に固定できるようにすればよい。部品供給装置５は、床面に配置したり、回転テーブル２の架台に固定したりすることができる。架台に固定する際の連結機構は、処理装置３を固定する連結機構と同じものを使用することができる。従って、部品供給装置５は、円周上の任意の位置に固定することができる。また、必要に応じて、部品供給装置５に加えて、パレタイザを配置し、パレタイザによって完成品をトレイに格納するようにしてもよい。
【００３０】
（第１の実施形態の変形例）
図３は第１の実施形態の変形例を示し、生産量が半減した場合のシステム構成を示す。生産量の半減に対応して、ロボット４の台数を２分の１の２台に減らしている。こうすることによりロボット１台につき、２台の処理装置３の作業をする（全４工程の作業を２台のロボットでする）ことになる。従って、サイクルタイムは、図１に示した構成の場合のサイクルタイムの２倍となり、ロボット４の台数のみを減らすことにより容易に生産量を調整することができる。ロボット４は汎用機であり、ここで余ったロボット４は他の工程や生産システムに流用することができ、設備投資を少なくして生産量の変動に対する弾力性を高めることができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態におけるロボット４による処理工程の一部を人手により分担するものであり、第１の実施形態における位置Ａの部品供給装置５に代えて、構造の簡単な、例えばコンベア機能のみを有する部品供給装置５１を備えており、人１０が部品供給装置５１に対して部品を投入する。また、ロボット４は、部品供給装置５１上の部品の姿勢や位置を２次元的に認識するための画像処理装置４１を備えている。人手により分担する処理工程は、自動化が困難で人手でしか行えない工程や、自動化すると複雑、高コスト、大型化などとなってしまう工程などであり、例えば、部品の外観検査工程があげられる。人１０は、部品のキズの有無、色むら、風合いなどを検査して、検査に合格した部品を部品供給装置５１に投入する。外観検査は、特に人の感性にかかわる場合に、自動化するにはコストがかさむ反面、信頼性にかける面もあるので、人手で対応することにより、安価かつフレキシブルに生産量の増減や品種切り替えに対応することができる。人１０は、部品の裏表などを統一した上で、部品を置く位置や部品の姿勢を厳格に設定することなく、部品供給装置５１のコンベア上に部品を投入する。ロボット４は、画像処理装置４１によってコンベア上の部品の位置姿勢を認識して部品をピッキングする。
【００３２】
第２の実施形態によれば、自動化（機械化）が困難で人手でしか行えない作業も含めて生産対応が可能となる。人の柔軟性を利用でき、複雑で高コストの設備を導入することなく、シンプルで簡単な安い設備による自動化が可能となり、そのため、設備のフレキシブル性を向上できる。
【００３３】
（第２の実施形態の変形例）
図５は第２の実施形態の変形例を示し、処理装置３による作業を人手によって分担するように、人手による分担をさらに増やした例である。この変形例では、位置Ｂの部品供給装置５に代えて、位置Ｂに部品取り出し装置５２を配置し、位置Ｃに部品供給装置５３を配置して備えており、人１０が位置Ｂ，Ｃ，Ｘに増員され、位置Ｂ，Ｃの間に人１０が使用する作業台１１が配置されている。位置Ｂ，Ｃにおける２人の人１０は、処理装置３２，３３で行われる作業を分担する。例えば、位置Ｂの人１０は、部品取り出し装置５２を介して工程中の部品を受け取り、処理装置３２で行う基板の検査調整のうち、調整作業を行う。また、位置Ｃの人１０は、前記によって調整された基板（部品）を受け取り、作業台１１上で成形品に基板を収めて、それらの部品（成形品と基板）を部品供給装置５３に投入する。これにより、処理装置３３で行う処理工程の一部が、位置Ｃの人１０によって分担される。また、位置Ｘの人１０は、処理装置３４で行う処理工程の一部を後処理として分担する。このように、各処理装置３の作業の一部を人手によって分担することにより、ロボット４と人１０とが並行して作業を行える。これにより、各処理工程の作業時間を短縮でき、人１０を投入することにより生産量を上げることができる。つまり、生産量が増加した場合にロボット４を追加することなく、一時的に人１０を追加することにより安価に生産量増に対応することができる。人手による作業工程の分担によって処理工程の作業時間が短縮される場合は、回転テーブル２の間欠回転送り時間を短縮することができる。
【００３４】
（第３の実施形態）
図６は第３の実施形態を示す。本実施形態は、間欠的に回転される回転テーブル２の、回転送り時間が可変とされているものであり、回転送り時間は、生産量やロボット４の台数などのシステム構成に依存して変更され設定される他に、各作業工程毎の処理時間に応じて動的に変更することができる。本実施形態のシステム１は、制御装置７に工程終了確認部７１を備えている。各処理装置３は、部品ごとの処理が終了した旨の信号を出力する。工程終了確認部７１は、各処理装置３から処理が終了した旨の信号を受け取って、すべての信号が受信されたときに回転テーブル２を回転させる信号を出力する。制御装置７は、工程終了確認部７１からの出力信号に基づいて回転テーブル２を回転させる。
【００３５】
ところで、システム１において、人手によってロボット４や処理装置３の処理工程を分担する場合に、各人における作業時間の変動や、複数の人が分担する場合の各人間での作業時間の変動が発生する。その人手による変動する作業時間によって停止時間の短縮が制限されている場合に、生産効率の面から、その変動に応じて動的に回転テーブル２を回転させることが望ましい。そこで、人１０による所定の処理が終了するごとに、自動で、または人１０の操作によって、処理が終了した旨の信号を工程終了確認部７１に対して出力する。これにより、制御装置７は、人が処理工程を分担している場合も含めて、工程終了確認部７１からの出力信号に基づいて回転テーブル２を動的に判断して回転させることができる。
【００３６】
第３の実施形態によれば、人手による作業の分担介入をする場合などに、人の作業時間のばらつきによる生産の遅れを極力抑えるようにすることができる。例えば、人手作業が入ってしまうとどうしても作業時間のばらつきが大きくなるので、回転テーブル２を一定時間間隔で間欠送りすると人作業が間に合わなくなる場合を見越して、これを回避するために余裕時間を加えた回転送り時間とされ、人作業時間が早くできた場合も間欠送りの時間が一定のため、人に待ち時間が生じたりして効率が悪くなる。そこで、処理装置３の全ての作業と人作業の全ての作業が終わり次第、上述の工程終了確認部７１によって回転テーブル２を間欠送りするように制御する。そうすることにより、人の待ち時間や人の遅れを見越した余裕時間を省くことができ生産性を高めることができる。
【００３７】
（第４の実施形態）
図７は第４の実施形態を示す。本実施形態は、隣り合う複数の処理工程を人手により分担するものである。図７に示した状態は、例えば、図５に示したシステム１において、位置Ａ，Ｘにおける作業を１人で行い、位置Ｂ，Ｃにおける作業を１人で行う場合に相当する。つまり、隣り合う処理装置３の作業者を２人投入しているところを１人にすることにより、２人のときよりはサイクルタイムが長くなるが、作業者の数を節約でき、かつ人の融通性が利用できる形態となる。これにより各処理装置３毎に人を割り付ける必要がなくなり、投入する人の数を節約でき、かつ生産量の変動に安価に対応できる。
【００３８】
（第５の実施形態）
図８は第５の実施形態を示す。本実施形態は、人手によって処理する部品または処理した部品を仮置きするバッファを備えたものであり、位置Ａにおける部品供給装置５４、および位置Ｘにおける完成品排出コンベア６１は、それぞれ部品および完成品を仮り置きした状態で滞留させることができるバッファの機能を有している。そこで、位置Ａ，Ｘにおいて部品を投入する作業と完成品を引き取る作業とを分担している人１０による作業時間にばらつきが生じても、バッファの機能がそのバラつきを吸収できるので、全体の生産サイクルに影響させることがなく、生産効率を維持することができる。すなわち、例えば、部品供給装置５４のコンベア上に複数の部品をストック可能とすることにより、作業者の作業時間が規定時間より遅れた場合には、バッファされた個数分が消費されるまではバッファが作業時間の遅れを吸収し、また、作業時間が規定時間より早まった場合には、作業を完了した部品をバッファが早めに受け取ることができる。このようにバッファを設けることにより、予め決めた一定時間で回転テーブルを間欠送りしたとしても、人による作業時間のばらつきをある程度吸収でき、安定した生産が可能になる。
【００３９】
（第６の実施形態）
図９、図１０は第６の実施形態を示す。本実施形態は、回転テーブル２に対するロボット４の配置位置、特に半径方向の配置位置が可変とされているものである。すなわち、回転テーブル２は、ロボット４の配置を、回転テーブル２の中心側に近づけたり、逆に遠ざけたりできる構成とされている。例えば、直径方向の２本の直行するレール８を備え、ロボット４を、そのレール８上で移動させて任意の位置で固定できるようにする。生産量が少ない製品、納期が長い製品、工程数が少ない製品などの場合には、例えば、図９に示すように、２台の処理装置３と、２台のロボット４によってシステム１を構成して製品を生産する。２台のロボット４は、略背中合わせの状態まで、接近して配置されている。また、生産量が多い製品、納期が短い製品、工程数が多い製品などの場合には、例えば、図１０に示すように、４台の処理装置３と、４台のロボット４によってシステム１を構成して製品を生産する。このようにロボット４の台数が増えた場合には、各ロボット４をレール８上における外周側に固定すればよい。この場合に、各処理装置３も、ロボット４の回転半径に合わせて、図９の場合よりも、より外周側に配置される。
【００４０】
第６の実施形態によれば、例えば、回転テーブル２の半径方向におけるロボット４の配置位置を変更し、これに対応して回転テーブル２の周囲に配置された処理装置３の配置位置を変更することにより、システム１のレイアウトを拡大したり縮小したりすることができ、生産量が少ない場合に、設備敷地をコンパクトにすることができる。また、上述のレール８を伸ばしたり、レール８の本数を増やしたりして、ロボット４の台数や処理装置３の台数を増やして、システム１の規模を任意に拡大することができる。また、レール８を用いるのではなく、回転テーブル２を構成する床板に半径方向に位置の変わる取り付け穴を設けて、その穴によってロボット４の位置を変えて固定するようにしてもよい。この場合、床板を分割して回転テーブル２の外周部分を着脱可能にしておくことにより、処理装置３との干渉を避けて、システム１の規模を変更することができる。
【００４１】
なお、本発明は、上記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、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。また、ロボット４の台数や処理装置３の台数として、２台または４台で説明したが、これらは、１台、３台、５台以上などとすることができる。また、回転テーブル２が１回転することにより完成品ができる例で説明したが、これに限らず、例えば、半回転や３分の１回転で完成品ができるものとすることもできる。このような場合、１台のシステム１によって、同時に複数種類の製品を生産することもできる。また、回転テーブル２に対するロボット４の固定位置は、システムの稼働中に固定されている必要はなく、各ロボット４の固定位置に、回転方向の位置、または、回転開始の時間に対するバッファ機能を備える構成としてもよい。例えば、処理時間の長い工程を行う処理装置３によって処理を行っているロボット４は、このバッファ機能によって、回転テーブル２の回転開始より遅れて回転テーブル２の所定位置に移動することができ、これにより、全体のサイクルタイムを短縮できる。また、回転停止状態のとき、ロボット４が常に処理装置３に対面している必要はない。つまり、ロボット４の台数よりも処理装置３の台数を少なくすることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１ フレキシブル生産システム
２ 回転テーブル
３，３１〜３４ 処理装置
４ ロボット
５，５１，５３ 部品供給装置
５４ バッファ付き部品供給装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、セル生産方式が行われているが、人手主体のセル生産において複数人で生産を行うと、作業速度が作業の遅い人に合わせられるので、作業速度のばらつきによって生産性が安定しなくなる問題がある。そこで、人手に代えてロボットによるセル生産が考えられるが、ロボットに対応させるための専用の治具や部品の搬送装置が必要で非常にコストのかかる重たいシステムとなることが多い。また、計画生産量の増減に対してロボットによる機械化で対応するには予め最大生産量を見越した設備を準備する必要があって設備投資が大きくなり、また、生産量が低下した際に設備稼働率が低くなる。さらに、新規製品に対して機械化部分の流用性が低いと、新規製品に対する投資が大きくなり、品種切り替えに対するフレキシビリティの低い硬直したシステムになる。
【０００３】
そこで、市場の動きに追随して段階的に規模の増設が可能であるフレキシブルな部品組立システムとして、正逆回転可能なテーブルを備え、そのテーブルの周囲に部品供給装置や部品加工装置などを配し、かつ部品供給装置の部品取り出し位置、およびステーブル上の全ての治具位置などの全ての位置を複数台のロボットの可動範囲に入るように、テーブルの設置架台上方の天井面より複数台の天吊りロボットを配置し、テーブルの使用により、複数台のロボットで工程分割すると共に作業を相互に補完させる構成とした部品組立システムが提案されている（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０６−２２６５６８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、上述した特許文献１に示されるような部品組立システムにおいては、複数台のロボットで作業を相互に補完させ、正逆回転するテーブルや組み付け治具の所定回数の回転後に部品が完成するものであり、工程の流れや各ロボットの動作が複雑で、大幅な品種切り替えや生産量の増減変動に対してフレキシブルに対応できるとは考えられない。例えば、部品組立システムを組み替えて小規模のセル生産や、大規模のセル生産に相互に切り替えたり、そのため移設したりすることは容易とは考えられない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、ロボットを主体として機械化した生産システムでありながら、人手による作業の分担介入が可能で、生産規模の増減やシステムの移設組み換えが容易であ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、工程順に部品を処理して完成品を次々と生産するフレキシブル生産システムにおいて、床面に対して回転自在、かつ、任意の回転位置で停止自在とされた回転テーブルと、前記回転テーブルの周囲に配置され、部品に対して処理を行う処理装置と、前記回転テーブルに配置され、前記処理装置に対して部品の投入と受取を行うと共に、部品に対して処理を行うロボットと、前記ロボットに部品を供給する部品供給装置と、を備え、部品を処理する工程が前記回転テーブルの回転方向に沿って行われ、前記ロボットが、前記部品供給装置から供給された部品を所持して前記回転テーブルと共に回転しつつ前記処理装置に部品の処理をさせると共に部品に対する処理を行って、完成品の生産を繰り返すものである。
【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、前記回転テーブルは間欠的に回転され、その回転送り時間が可変とさ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、前記ロボットまたは前記処理装置による処理工程の一部を人手により分担するものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載のフレキシブル生産システムにおいて、隣り合う複数の処理工程を人手により分担するものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３または請求項４に記載のフレキシブル生産システムにおいて、人手によって処理する部品または処理した部品を仮置きするバッファを備えたものである。
【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、前記回転テーブルに対する前記ロボットの配置位置が可変とされているものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、回転テーブルとその上のロボットが搬送装置の役目をするので、搬送機能を簡略化でき、レイアウト変更時の設備の移動が容易で身軽な設備とすることができる。計画生産量の増減に対して、回転テーブルの周辺の処理装置の台数やロボットの台数を増減することにより、容易に、フレキシブルに対応することができる。部品を処理する工程が前記回転テーブルの回転方向に沿って行われるので、システムの構成が簡単であり、また、回転テーブルは、始点と終点が同じになるので、部品の投入、完成品の取り出しを一箇所に集約することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、人手による作業の分担介入をする場合などに、人の作業時間のばらつきによる生産の遅れを極力抑えることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、自動化（機械化）が困難で人手でしか行えない作業も含めた生産への対応が可能となる。人の柔軟性を利用でき、複雑で高コストの設備を導入することなく、シンプルで簡単な安い設備による自動化が可能となり、そのため、設備のフレキシブル性を向上できる。生産量が増加した場合に、ロボットを追加することなく、一時的に人手を追加することにより、迅速かつ安価に生産量増に対応することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、投入する人手の人数を節約でき、かつ生産量の変動に安価に対応できる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、人手による作業時間のばらつきを吸収できるので、作業者が代わっても全体の生産サイクルに影響させることなく生産効率を維持することができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、例えば、回転テーブルの半径方向におけるロボットの配置位置を変更し、これに対応して回転テーブルの周囲に配置された処理装置の配置位置を変更することにより、システムのレイアウトを拡大したり縮小したりすることができ、生産量が少ない場合に、設備敷地をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図２】同システムの側面図。
【図３】同システムの変形例を示す平面図。
【図４】第２の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図５】同システムの変形例を示す平面図。
【図６】第３の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図７】第４の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図８】第５の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図９】第６の実施形態に係るフレキシブル生産システムの平面図。
【図１０】同システムの使用例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の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。図１、図２は第１の実施形態を示す。図１に示すように、本フレキシブル生産システム１（以下、システム１）は、床面に対して回転自在、かつ、任意の回転位置で停止自在とされた回転テーブル２と、回転テーブル２の周囲に配置され、部品に対して処理を行う処理装置３１，３２，３３，３４（総称して処理装置３）と、回転テーブル２に配置され、処理装置３に対して部品の投入と受取を行うと共に、部品に対して処理を行うロボット４と、ロボット４に部品を供給する部品供給装置５と、完成品を排出する完成品排出コンベア６と、各部の動作を制御する制御装置７と、を備えている。システム１は、工程順に部品を処理して完成品を次々と生産するシステムであり、部品を処理する工程が回転テーブル２の一定の回転方向に沿って行われ、ロボット４が、部品供給装置５から供給された部品を所持して回転テーブル２と共に回転しつつ処理装置３に部品の処理をさせると共に部品に対する処理を自らも行い、これにより、完成品の生産が繰り返される。
【００２１】
回転テーブル２は、制御装置７によって制御されるモータ２１によって、例えば、平面視で右回りに間欠的に回転される。右回りに考えて、位置Ａにおける部品供給装置５が処理の起点であり、その隣に処理装置３１，３２が配置され、その隣の位置Ｂに２台目の部品供給装置５が配置され、その隣にさらに処理装置３３，３４が配置され、最後に位置Ｘに完成品排出コンベア６が配置されている。一般に回転テーブルは始点と終点が同じになるので、１台目の部品供給装置５と、最後の完成品排出コンベア６とを隣り合わせに配置して、部品の投入、完成品の取り出しが一箇所でできるようになる。４台の処理装置３は、互いに４５度間隔の角度配置とされている。各処理装置３は、ロボット４と部品の授受を行う部品受け口３ａが設けられている。また、２台の処理装置３１，３３には、ロボット４が作業を行うための作業台３ｂが設けられている。
【００２２】
ここで、システム１によって生産される製品（完成品）として、樹脂成形品に電気回路基板を組み込んだ電気製品を想定する。その生産工程は、基板の簡単な加工（仮止め素子のハンダ付け、レーザ印字など）、基板の検査調整（電気特性の測定、トリマ調整など）、成形品への基板配置（はめ込み、折り曲げなど）、成形品と基板との固定（かしめ、折り曲げ、ネジ締めなど）の４工程からなるとする。また、各工程がそれぞれ右回りに順番に、４台の処理装置３によって行われる。これらの処理の前処理や後処理は、ロボット４が行う。なお、以下で述べる他の実施形態や変形例においても、ここで説明した生産工程を同様に想定して参照する。
【００２３】
ロボット４が処理作業を行う上で必要な治具は、作業台３ｂに備える。ロボット４は、図２に示すように、人の立ち姿に対応する高さ位置を作業領域とする２本の腕を備えている。ロボット４は、人の体格と同じようなサイズの、汎用の双腕ロボットで構成される。ロボット４は、部品への処理を処理装置３に行わせるために、その双腕によって、部品供給装置５から部品を受け取り、部品への前処理をし、部品への後処理をし、部品を保持し、部品を処理装置３に投入し、部品を処理装置３から取り出し、完成品を完成品排出コンベア６に投入するなどの作業を行う。そのため、ロボット４は、その停止位置における動作範囲内で処理装置３の部品受け口３ａや、部品供給装置５、完成品排出コンベア６などにアクセスできる配置とされている。逆に、部品供給装置５をロボット４の作業エリアに部品供給が可能なように配置するとも言える。また、必要に応じて、ロボット４の組立を補助する組立治具を、ロボット４の動作エリア内の回転テーブル２上に配置する。従って、この組立治具は各ロボット４に付随して回転移動する。
【００２４】
次に、システム１の動作を説明する。図１において、回転テーブル２が１周以上回転し、完成品が１個以上生産され、システム１が定常状態にあり、回転テーブル２は停止状態にあるものとする。最初の処理装置３１で基板の簡単な加工を行っているロボット４は、この位置に来たときに位置Ａにおける部品供給装置５から基板を受け取って、その受け取った部品の処理を行っており、その右隣のロボット４は、処理装置３２で基板の検査調整を行っており、その右隣のロボット４は、位置Ｂにおける部品供給装置５から成形品を受け取った後、処理装置３３で成形品への基板配置を行っており、その右隣のロボット４は、処理装置３４で成形品と基板との固定を行っている。各ロボット４が各処理装置３における処理作業を終えた時点で、回転テーブル２が４５度回転して、各ロボット４が隣の処理装置３の前に到達する。処理装置３２で作業していたロボット４は、この回転の開始前に、予め位置Ｂにおける部品供給装置５から成形品を受け取っている。また、処理装置３４で作業していたロボット４は、この回転の開始前に、完成した製品を、予め位置Ｘにおける完成品排出コンベア６に投入する。ここでは、処理装置３の台数だけロボット４を配置しているので、ロボット４を１ピッチずつ送る毎に１個の完成品が完成品排出コンベア６から出てくる。
【００２５】
回転テーブル２の間欠送り時間は、予めロボット４の動作や処理装置３における作業時間から決めておいた一定値とされている。回転送り時間は、処理装置３やロボット４が作業中で、回転テーブル２が停止している停止時間と、各処理工程を次の工程に進めるために回転テーブル２を１角度ピッチ（例えば４５度）だけ回転移動させる移動時間とからなる。例えば、移動時間は、危険性や、過度の衝撃がない程度に速やかに回転移動できる時間長とすればよい。停止時間は、各処理装置３における作業時間の中で最も長い作業時間に余裕を加えた時間である。従って、システム１の稼動効率を落とさないために、各処理装置３における作業時問ができるだけ短く、かつ等しくなるように、予め工程設計を行っておく。各ロボット４は、処理中の部品を持ったまま回転テーブル２と共に回転する。従って、システム１は、部品を搬送する装置を備える必要がない。各処理装置３は、一定角度に近い角度ピッチで配置してあり、回転テーブル２が１ピッチ角度だけ回転したとき、各ロボット４が処理装置３で作業を行える範囲内に配置されている。処理装置３や部品供給装置５、作業台３ｂにおける組立治具などの台数、従って、回転テーブルの回転角度ピッチなどは、生産内容によって異なり、適宜予め検討して配置される。
【００２６】
第１の実施形態によれば、回転テーブル２とその上のロボット４が搬送装置の役目をするので、搬送機能を簡略化でき、レイアウト変更時などの場合の設備の移動が容易で身軽な設備とすることができる。すなわち、従来のシステムでは、コンベアなどによって部品を次工程へ送っていく必要があるが、本システム１では、回転テーブル２にロボット４が載っているので、部品を持ったままロボット４が回転して、自ら次工程の前に部品を搬送することができる。また、回転テーブル２の周辺の処理装置３の台数やロボット４の台数を増減することにより、計画生産量の増減に対し、容易かつフレキシブルに対応することができる。部品を処理する工程が前記回転テーブル２の回転方向に沿って行われるので、システムの構成が簡単であり、また、回転テーブル２は、始点と終点が同じになるので、部品の投入、完成品の取り出しを一箇所に集約することができる。これらを一箇所に集約できることにより、システム１に対する部品供給や、システム１からの完成品回収が容易となる。
【００２７】
ここで、システム１の利点、および、回転テーブル２に対する処理装置３や、ロボット４などの配置や固定方法について、さらに説明する。システム１は、人の代わりにロボット４に置き換えるものであるが、ロボット４を個別に移動させるのではなく、４台、一般には任意台数のロボットを１つの回転テーブル２に載せることにより、ロボット４の移動機構を簡素化し、各工程間の移動のばらつきを無くすことができる。また、回転テーブル２の上に全てのロボット４が載っているので、ロボット４が不要な場合は、回転テーブル２ごと着脱することができる。従って、例えば、国内生産から海外生産に切り替える際に、簡単にロボット４による生産から人による生産に簡単に切り替えることができる。回転テーブル２を残して、その上に人が乗って回転されながら作業してもよい。また、回転テーブル２に載っているロボット４として汎用ロボットを用いることにより、さらにその汎用ロボットを人の体格と同じようなサイズの双腕ロボットの構成とすることにより、ロボット４が生産する場合と人が生産する場合とを切り替える際に、特別な治具や機械などの切替が必要なく、新規商品などに対して、フレキシブルに生産変更ができる。
【００２８】
また、ロボット４に対して、部品供給など補助的な作業を人手により補う機能を追加することにより、生産量が増えた際に、ロボット４の作業の一部を人手に簡単に置き換えることができ、ある程度の生産量増に対しては、ハードウエアへの特別な投資をすることなく対応可能である。また、生産量の増減に対して、ロボット４の台数も簡単に増減でき、人の増減と合わせて、生産量の変動に対する弾力性が高まる。ロボット４は、汎用装置としておくことにより、別の工程への転用が容易となる。また、ロボット４を双腕ロボットとすることにより、２本のアームによって、人と同じように部品の出し入れを左右のアームで交互に行うことができ、処理装置３への部品の出し入れを効率的に行うことができる。双腕のロボット４は、一方の手を治具として、一方の腕をハンドリング用途として使用して治具レスで組立等の作業を行うことができる。ロボット４が複雑で双腕では作業ができない場合に、回転テーブル２に固定した組立治具や、処理装置３に固定した組立治具を備えて、これらを用いて組立等の作業を行うようにしてもよい。
【００２９】
上述したように、モータ２１で回転される回転テーブル２は、架台によって床面に支持され、架台に対して任意の位置に回転停止・ロック可能な構成とされている。処理装置３は、床面に配置してもよく、また、回転テーブル２を支持している架台の任意の位置に、連結機構を介して位置決め着脱できるように固定して配置してもよい。連結機構は、例えば、回転テーブル２の架台に円周状に加工し溝を設け、その溝に沿って円周上を移動可能、かつ円周上の任意の位置で位置決めロック可能な構造のものとすればよい。溝の代わりにレールとしてもよい。処理装置３は、このような連結機構によって、回転テーブル２に対して、円周上の任意の位置で位置決めロックすることができる。また、回転テーブル２に、ロボット４固定方法として、円周上の一定間角度毎に予め配置した取り付け穴を設けてその穴によって固定したり、処理装置３を固定する場合と同じように回転テーブル上に溝やレールを設けて連結機構を用いて固定したりして、任意の位置に固定できるようにすればよい。部品供給装置５は、床面に配置したり、回転テーブル２の架台に固定したりすることができる。架台に固定する際の連結機構は、処理装置３を固定する連結機構と同じものを使用することができる。従って、部品供給装置５は、円周上の任意の位置に固定することができる。また、必要に応じて、部品供給装置５に加えて、パレタイザを配置し、パレタイザによって完成品をトレイに格納するようにしてもよい。
【００３０】
（第１の実施形態の変形例）
図３は第１の実施形態の変形例を示し、生産量が半減した場合のシステム構成を示す。生産量の半減に対応して、ロボット４の台数を２分の１の２台に減らしている。こうすることによりロボット１台につき、２台の処理装置３の作業をする（全４工程の作業を２台のロボットでする）ことになる。従って、サイクルタイムは、図１に示した構成の場合のサイクルタイムの２倍となり、ロボット４の台数のみを減らすことにより容易に生産量を調整することができる。ロボット４は汎用機であり、ここで余ったロボット４は他の工程や生産システムに流用することができ、設備投資を少なくして生産量の変動に対する弾力性を高めることができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態におけるロボット４による処理工程の一部を人手により分担するものであり、第１の実施形態における位置Ａの部品供給装置５に代えて、構造の簡単な、例えばコンベア機能のみを有する部品供給装置５１を備えており、人１０が部品供給装置５１に対して部品を投入する。また、ロボット４は、部品供給装置５１上の部品の姿勢や位置を２次元的に認識するための画像処理装置４１を備えている。人手により分担する処理工程は、自動化が困難で人手でしか行えない工程や、自動化すると複雑、高コスト、大型化などとなってしまう工程などであり、例えば、部品の外観検査工程があげられる。人１０は、部品のキズの有無、色むら、風合いなどを検査して、検査に合格した部品を部品供給装置５１に投入する。外観検査は、特に人の感性にかかわる場合に、自動化するにはコストがかさむ反面、信頼性にかける面もあるので、人手で対応することにより、安価かつフレキシブルに生産量の増減や品種切り替えに対応することができる。人１０は、部品の裏表などを統一した上で、部品を置く位置や部品の姿勢を厳格に設定することなく、部品供給装置５１のコンベア上に部品を投入する。ロボット４は、画像処理装置４１によってコンベア上の部品の位置姿勢を認識して部品をピッキングする。
【００３２】
第２の実施形態によれば、自動化（機械化）が困難で人手でしか行えない作業も含めて生産対応が可能となる。人の柔軟性を利用でき、複雑で高コストの設備を導入することなく、シンプルで簡単な安い設備による自動化が可能となり、そのため、設備のフレキシブル性を向上できる。
【００３３】
（第２の実施形態の変形例）
図５は第２の実施形態の変形例を示し、処理装置３による作業を人手によって分担するように、人手による分担をさらに増やした例である。この変形例では、位置Ｂの部品供給装置５に代えて、位置Ｂに部品取り出し装置５２を配置し、位置Ｃに部品供給装置５３を配置して備えており、人１０が位置Ｂ，Ｃ，Ｘに増員され、位置Ｂ，Ｃの間に人１０が使用する作業台１１が配置されている。位置Ｂ，Ｃにおける２人の人１０は、処理装置３２，３３で行われる作業を分担する。例えば、位置Ｂの人１０は、部品取り出し装置５２を介して工程中の部品を受け取り、処理装置３２で行う基板の検査調整のうち、調整作業を行う。また、位置Ｃの人１０は、前記によって調整された基板（部品）を受け取り、作業台１１上で成形品に基板を収めて、それらの部品（成形品と基板）を部品供給装置５３に投入する。これにより、処理装置３３で行う処理工程の一部が、位置Ｃの人１０によって分担される。また、位置Ｘの人１０は、処理装置３４で行う処理工程の一部を後処理として分担する。このように、各処理装置３の作業の一部を人手によって分担することにより、ロボット４と人１０とが並行して作業を行える。これにより、各処理工程の作業時間を短縮でき、人１０を投入することにより生産量を上げることができる。つまり、生産量が増加した場合にロボット４を追加することなく、一時的に人１０を追加することにより安価に生産量増に対応することができる。人手による作業工程の分担によって処理工程の作業時間が短縮される場合は、回転テーブル２の間欠回転送り時間を短縮することができる。
【００３４】
（第３の実施形態）
図６は第３の実施形態を示す。本実施形態は、間欠的に回転される回転テーブル２の、回転送り時間が可変とされているものであり、回転送り時間は、生産量やロボット４の台数などのシステム構成に依存して変更され設定される他に、各作業工程毎の処理時間に応じて動的に変更することができる。本実施形態のシステム１は、制御装置７に工程終了確認部７１を備えている。各処理装置３は、部品ごとの処理が終了した旨の信号を出力する。工程終了確認部７１は、各処理装置３から処理が終了した旨の信号を受け取って、すべての信号が受信されたときに回転テーブル２を回転させる信号を出力する。制御装置７は、工程終了確認部７１からの出力信号に基づいて回転テーブル２を回転させる。
【００３５】
ところで、システム１において、人手によってロボット４や処理装置３の処理工程を分担する場合に、各人における作業時間の変動や、複数の人が分担する場合の各人間での作業時間の変動が発生する。その人手による変動する作業時間によって停止時間の短縮が制限されている場合に、生産効率の面から、その変動に応じて動的に回転テーブル２を回転させることが望ましい。そこで、人１０による所定の処理が終了するごとに、自動で、または人１０の操作によって、処理が終了した旨の信号を工程終了確認部７１に対して出力する。これにより、制御装置７は、人が処理工程を分担している場合も含めて、工程終了確認部７１からの出力信号に基づいて回転テーブル２を動的に判断して回転させることができる。
【００３６】
第３の実施形態によれば、人手による作業の分担介入をする場合などに、人の作業時間のばらつきによる生産の遅れを極力抑えるようにすることができる。例えば、人手作業が入ってしまうとどうしても作業時間のばらつきが大きくなるので、回転テーブル２を一定時間間隔で間欠送りすると人作業が間に合わなくなる場合を見越して、これを回避するために余裕時間を加えた回転送り時間とされ、人作業時間が早くできた場合も間欠送りの時間が一定のため、人に待ち時間が生じたりして効率が悪くなる。そこで、処理装置３の全ての作業と人作業の全ての作業が終わり次第、上述の工程終了確認部７１によって回転テーブル２を間欠送りするように制御する。そうすることにより、人の待ち時間や人の遅れを見越した余裕時間を省くことができ生産性を高めることができる。
【００３７】
（第４の実施形態）
図７は第４の実施形態を示す。本実施形態は、隣り合う複数の処理工程を人手により分担するものである。図７に示した状態は、例えば、図５に示したシステム１において、位置Ａ，Ｘにおける作業を１人で行い、位置Ｂ，Ｃにおける作業を１人で行う場合に相当する。つまり、隣り合う処理装置３の作業者を２人投入しているところを１人にすることにより、２人のときよりはサイクルタイムが長くなるが、作業者の数を節約でき、かつ人の融通性が利用できる形態となる。これにより各処理装置３毎に人を割り付ける必要がなくなり、投入する人の数を節約でき、かつ生産量の変動に安価に対応できる。
【００３８】
（第５の実施形態）
図８は第５の実施形態を示す。本実施形態は、人手によって処理する部品または処理した部品を仮置きするバッファを備えたものであり、位置Ａにおける部品供給装置５４、および位置Ｘにおける完成品排出コンベア６１は、それぞれ部品および完成品を仮り置きした状態で滞留させることができるバッファの機能を有している。そこで、位置Ａ，Ｘにおいて部品を投入する作業と完成品を引き取る作業とを分担している人１０による作業時間にばらつきが生じても、バッファの機能がそのバラつきを吸収できるので、全体の生産サイクルに影響させることがなく、生産効率を維持することができる。すなわち、例えば、部品供給装置５４のコンベア上に複数の部品をストック可能とすることにより、作業者の作業時間が規定時間より遅れた場合には、バッファされた個数分が消費されるまではバッファが作業時間の遅れを吸収し、また、作業時間が規定時間より早まった場合には、作業を完了した部品をバッファが早めに受け取ることができる。このようにバッファを設けることにより、予め決めた一定時間で回転テーブルを間欠送りしたとしても、人による作業時間のばらつきをある程度吸収でき、安定した生産が可能になる。
【００３９】
（第６の実施形態）
図９、図１０は第６の実施形態を示す。本実施形態は、回転テーブル２に対するロボット４の配置位置、特に半径方向の配置位置が可変とされているものである。すなわち、回転テーブル２は、ロボット４の配置を、回転テーブル２の中心側に近づけたり、逆に遠ざけたりできる構成とされている。例えば、直径方向の２本の直行するレール８を備え、ロボット４を、そのレール８上で移動させて任意の位置で固定できるようにする。生産量が少ない製品、納期が長い製品、工程数が少ない製品などの場合には、例えば、図９に示すように、２台の処理装置３と、２台のロボット４によってシステム１を構成して製品を生産する。２台のロボット４は、略背中合わせの状態まで、接近して配置されている。また、生産量が多い製品、納期が短い製品、工程数が多い製品などの場合には、例えば、図１０に示すように、４台の処理装置３と、４台のロボット４によってシステム１を構成して製品を生産する。このようにロボット４の台数が増えた場合には、各ロボット４をレール８上における外周側に固定すればよい。この場合に、各処理装置３も、ロボット４の回転半径に合わせて、図９の場合よりも、より外周側に配置される。
【００４０】
第６の実施形態によれば、例えば、回転テーブル２の半径方向におけるロボット４の配置位置を変更し、これに対応して回転テーブル２の周囲に配置された処理装置３の配置位置を変更することにより、システム１のレイアウトを拡大したり縮小したりすることができ、生産量が少ない場合に、設備敷地をコンパクトにすることができる。また、上述のレール８を伸ばしたり、レール８の本数を増やしたりして、ロボット４の台数や処理装置３の台数を増やして、システム１の規模を任意に拡大することができる。また、レール８を用いるのではなく、回転テーブル２を構成する床板に半径方向に位置の変わる取り付け穴を設けて、その穴によってロボット４の位置を変えて固定するようにしてもよい。この場合、床板を分割して回転テーブル２の外周部分を着脱可能にしておくことにより、処理装置３との干渉を避けて、システム１の規模を変更することができる。
【００４１】
なお、本発明は、上記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、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。また、ロボット４の台数や処理装置３の台数として、２台または４台で説明したが、これらは、１台、３台、５台以上などとすることができる。また、回転テーブル２が１回転することにより完成品ができる例で説明したが、これに限らず、例えば、半回転や３分の１回転で完成品ができるものとすることもできる。このような場合、１台のシステム１によって、同時に複数種類の製品を生産することもできる。また、回転テーブル２に対するロボット４の固定位置は、システムの稼働中に固定されている必要はなく、各ロボット４の固定位置に、回転方向の位置、または、回転開始の時間に対するバッファ機能を備える構成としてもよい。例えば、処理時間の長い工程を行う処理装置３によって処理を行っているロボット４は、このバッファ機能によって、回転テーブル２の回転開始より遅れて回転テーブル２の所定位置に移動することができ、これにより、全体のサイクルタイムを短縮できる。また、回転停止状態のとき、ロボット４が常に処理装置３に対面している必要はない。つまり、ロボット４の台数よりも処理装置３の台数を少なくすることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１ フレキシブル生産システム
２ 回転テーブル
３，３１〜３４ 処理装置
４ ロボット
５，５１，５３ 部品供給装置
５４ バッファ付き部品供給装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工程順に部品を処理して完成品を次々と生産するフレキシブル生産システムにおいて、
床面に対して回転自在、かつ、任意の回転位置で停止自在とされた回転テーブルと、
前記回転テーブルの周囲に配置され、部品に対して処理を行う処理装置と、
前記回転テーブルに配置され、前記処理装置に対して部品の投入と受取を行うと共に、部品に対して処理を行うロボットと、
前記ロボットに部品を供給する部品供給装置と、を備え、
部品を処理する工程が前記回転テーブルの回転方向に沿って行われ、
前記ロボットが、前記部品供給装置から供給された部品を所持して前記回転テーブルと共に回転しつつ前記処理装置に部品の処理をさせると共に部品に対する処理を行って、完成品の生産を繰り返すことを特徴とするフレキシブル生産システム。
【請求項２】
前記回転テーブルは間欠的に回転され、その回転送り時間が可変とさ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】
前記ロボットまたは前記処理装置による処理工程の一部を人手により分担する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】
隣り合う複数の処理工程を人手により分担することを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項５】
人手によって処理する部品または処理した部品を仮置きするバッファを備えたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項６】
前記回転テーブルに対する前記ロボットの配置位置が可変と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１】
工程順に部品を処理して完成品を次々と生産するフレキシブル生産システムにおいて、
床面に対して回転自在、かつ、任意の回転位置で停止自在とされた回転テーブルと、
前記回転テーブルの周囲に配置され、部品に対して処理を行う処理装置と、
前記回転テーブルに配置され、前記処理装置に対して部品の投入と受取を行うと共に、部品に対して処理を行うロボットと、
前記ロボットに部品を供給する部品供給装置と、を備え、
部品を処理する工程が前記回転テーブルの回転方向に沿って行われ、
前記ロボットが、前記部品供給装置から供給された部品を所持して前記回転テーブルと共に回転しつつ前記処理装置に部品の処理をさせると共に部品に対する処理を行って、完成品の生産を繰り返すことを特徴とするフレキシブル生産システム。
【請求項２】
前記回転テーブルは間欠的に回転され、その回転送り時間が可変とさ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】
前記ロボットまたは前記処理装置による処理工程の一部を人手により分担する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】
隣り合う複数の処理工程を人手により分担することを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項５】
人手によって処理する部品または処理した部品を仮置きするバッファを備えたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のフレキシブル生産システム。
【請求項６】
前記回転テーブルに対する前記ロボットの配置位置が可変と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。
【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２０１１−１３１２９６（Ｐ２０１１−１３１２９６Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９１１１１（Ｐ２００９−２９１１１１）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【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２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【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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